【备课推荐】2017年秋高二化学人教版选修四同步学案：第2章 第4节 化学反应进行的方向
文档属性
| 名称 | 【备课推荐】2017年秋高二化学人教版选修四同步学案：第2章 第4节 化学反应进行的方向 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 192.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2017-09-07 14:11:03 | ||
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文档简介
第四节 化学反应进行的方向
【学习目标】
了解自发过程和自发反应的主要特点，了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。
一 自发过程和自发反应
【新知导学】
1．根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：
(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是________(填字母)。
A．水由高处往低处流
B．气温升高冰雪融化
C．室温下，水自动结成冰
D．生锈的铁变光亮
(2)自发过程具有的特点
①能量角度
体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部做功或者________热量)。
②混乱度角度
体系趋向于从________状态转变为________状态。
2．有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是________，属于放热反应的是________。
【归纳总结】
关于自发反应的理解
二 化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系
【新知导学】
1．化学反应进行的方向与焓变的关系
(1)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系：
①NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)，酸碱中和反应是____热反应，ΔH____0，常温下____自发进行。
②2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是____热反应，ΔH____0，常温下____自发进行。
③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH>0，该反应在常温下____自发进行。
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0，该反应在常温下____自发进行，但在较高温度下____自发进行。
(2)自发反应与焓变的关系
多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
2．化学反应进行的方向与熵变的关系
(1)熵的概念
自发过程的体系趋向于由________转变为________，体系的混乱度________。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的____________程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的________越大。
(2)影响熵大小的因素
①同一条件下，不同的物质熵值________。
②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)____S(l)____S(s)。
③物质的量越大，分子数越多，熵值越____。
(3)熵判据
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵________，即熵变(符号ΔS)________零，这个原理叫做____________。在用________来判断过程的方向时，就称为熵判据。
①当ΔS>0时，反应为________反应，在一定条件下________自发进行。
②当ΔS<0时，反应为________反应，在一定条件下________自发进行。
(4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔS＝－39.35
J·mol－1·K－1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。
【归纳总结】
化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系
(1)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。
(2)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。
(3)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。
【活学活用】
1．下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋56.7
kJ·mol－1
B．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9
kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6
kJ·mol－1
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋178.2
kJ·mol－1
2．下列说法正确的是( )
A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57
kJ·mol－1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向
三 化学反应进行的方向与自由能变化的关系
【新知导学】
1．用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向
(1)由焓判据知________反应是易进行的；由熵判据知熵值________是自发的。很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相反的判断结果。
(2)体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝________________。
(3)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS____0的方向进行，直到达平衡状态。
ΔH－TΔS____0 反应能自发进行
ΔH－TΔS____0 反应达到平衡状态
ΔH－TΔS____0 反应不能自发进行
2．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298
K、101
kPa的条件下，其ΔH＝－113.0
kJ·mol－1，
ΔS＝－145.3
J·mol－1·K－1。
该反应______(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_______________。
【归纳总结】
化学反应进行的方向与自由能变化的关系
(1)复合判据判断反应方向的有关规律
①当ΔH<0，ΔS>0，则ΔG<0，反应一定能自发进行。
②当ΔH>0，ΔS<0，则ΔG>0，反应一定不能自发进行。
③当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。
(2)反应发生的条件有多种，ΔG＝ΔH－TΔS这个判据只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。
(3)反应的自发性只能判断方向性，反应能否实现，还要看具体的反应条件。
【活学活用】
3．下列判断错误的是( )
①反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0
②CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
③一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0
④常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0
A．①③
B．②③
C．②④
D．②
4．回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0，ΔS________(填“>”“<”或“＝”)0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO??2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。
(3)已知在100
kPa、298
K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则：
①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)??CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)
ΔH＝＋218
kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。
【学习小结】
【达标检测】
1．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是( )
A．化学反应的焓变与其反应的方向无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行
D．焓变为负值的反应都能自发进行
2．下列说法完全正确的是( )
A．自发进行的反应均是放热反应
B．ΔS为正值的反应均能自发进行
C．物质的量增加的反应，ΔS为正值
D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
3．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为
ΔH－TΔS<0 反应能自发进行
ΔH－TΔS＝0 反应达到平衡状态
ΔH－TΔS>0 反应不能自发进行
设反应A===D＋E ΔH－TΔS＝(－4
500＋11T)
J·mol－1，要防止反应发生，温度必须( )
A．高于409
K
B．低于136
K
C．高于136
K而低于409
K
D．低于409
K
4．在25
℃、1.01×105
Pa下，反应2N2O5(g)??4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7
kJ·mol－1能自发进行的合理解释是( )
A．该反应是分解反应
B．该反应的熵增效应大于焓变效应
C．该反应是熵减反应
D．该反应是放热反应
5．回答下列问题：
(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是________(填字母)。
a．CO(g)===C(s)＋O2(g)
b．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
c．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
d．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)
(3)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。
生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)＋H2O(g)??H2(g)＋CO(g) ΔH＝＋131.3
kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7
J·mol－1·K－1，该反应在低温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
答案精析
一
新知导学
1．(1)AB
(2)①高能 低能 释放 ②有序 无序
2．①④⑤ ①③④⑤
归纳总结
不能
二
新知导学
1．(1)①放 < 能 ②放 < 能 ③能 ④不能 能
2．(1)有序 无序 增大 混乱或无序 混乱度 (2)①不同 ②> > ③大 (3)增大 大于 熵增原理 熵变 ①熵增 能 ②熵减 不能
活学活用
1．C [从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。]
2．B [A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误，焓变和熵变均不能单独作为反应自发性的判据；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向。]
三
新知导学
1．(1)放热 增加 (2)ΔH－TΔS (3)< < ＝ >
2．能 该反应的ΔH－TΔS＝－69.7
kJ·mol－1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以能用于消除汽车尾气中的NO
解析 ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0
kJ·mol－1－298
K×(－145.3×10－3
kJ·mol－1·K－1)＝－69.7
kJ·mol－1<0，故理论上该反应能自发进行。
活学活用
3．D [①中反应的ΔS＜0，能自发进行，根据ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0，①正确；②中分解反应是吸热反应，焓变大于零，生成气体，是熵增反应，该反应在高温下能自发进行，②错误；③中有气体生成，是熵增反应，该反应为分解反应，反应吸热，ΔH＞0，③正确；④中常温下该反应不能自发进行，则说明ΔH－TΔS＞0，即ΔH＞TΔS，而该反应气体的量增加，是熵增反应，故ΔS＞0，则常温下ΔH＞0，④正确。]
4．(1)> > 不能 (2)< (3)①不能 ②能 (4)高温 (5)>
解析 (1)该反应为吸热反应，化学反应后气体的化学计量数之和增加，所以ΔH＞0，ΔS>0，故低温下ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。
(2)因为ΔS<0，且ΔG＝ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。
(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0，ΔS>0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。
(4)自发反应的条件是ΔH－TΔS<0，即ΔHkJ·mol－1，ΔS>0，故T>，即T值较大，该反应应在高温下进行。
(5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T>0，故ΔS>0。
达标检测 提升技能
1．C [可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。]
2．D [有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故D正确。]
3．A [要防止反应发生需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409
K，故A正确。]
4．B [该反应是吸热反应，不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。该反应能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应。]
5．(1)该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应，任何温度下均不能自发进行
(2)a (3)不能
解析 (1)该反应ΔH>0、ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，故不能实现该反应。
(2)a、b、c、d的ΔH>0，b、c、d反应的ΔS>0，ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行。a项ΔS<0，ΔH－TΔS>0，所以在高温时该反应不能自发进行。
(3)根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0为自发反应知，现ΔH＝＋131.3
kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7
J·mol－1·K－1＝＋0.133
7
kJ·mol－1·K－1，解得在T＞≈982.0
K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。
【学习目标】
了解自发过程和自发反应的主要特点，了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。
一 自发过程和自发反应
【新知导学】
1．根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：
(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是________(填字母)。
A．水由高处往低处流
B．气温升高冰雪融化
C．室温下，水自动结成冰
D．生锈的铁变光亮
(2)自发过程具有的特点
①能量角度
体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部做功或者________热量)。
②混乱度角度
体系趋向于从________状态转变为________状态。
2．有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是________，属于放热反应的是________。
【归纳总结】
关于自发反应的理解
二 化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系
【新知导学】
1．化学反应进行的方向与焓变的关系
(1)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系：
①NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)，酸碱中和反应是____热反应，ΔH____0，常温下____自发进行。
②2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是____热反应，ΔH____0，常温下____自发进行。
③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH>0，该反应在常温下____自发进行。
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0，该反应在常温下____自发进行，但在较高温度下____自发进行。
(2)自发反应与焓变的关系
多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
2．化学反应进行的方向与熵变的关系
(1)熵的概念
自发过程的体系趋向于由________转变为________，体系的混乱度________。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的____________程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的________越大。
(2)影响熵大小的因素
①同一条件下，不同的物质熵值________。
②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)____S(l)____S(s)。
③物质的量越大，分子数越多，熵值越____。
(3)熵判据
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵________，即熵变(符号ΔS)________零，这个原理叫做____________。在用________来判断过程的方向时，就称为熵判据。
①当ΔS>0时，反应为________反应，在一定条件下________自发进行。
②当ΔS<0时，反应为________反应，在一定条件下________自发进行。
(4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔS＝－39.35
J·mol－1·K－1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。
【归纳总结】
化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系
(1)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。
(2)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。
(3)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。
【活学活用】
1．下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋56.7
kJ·mol－1
B．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9
kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6
kJ·mol－1
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋178.2
kJ·mol－1
2．下列说法正确的是( )
A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57
kJ·mol－1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向
三 化学反应进行的方向与自由能变化的关系
【新知导学】
1．用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向
(1)由焓判据知________反应是易进行的；由熵判据知熵值________是自发的。很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相反的判断结果。
(2)体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝________________。
(3)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS____0的方向进行，直到达平衡状态。
ΔH－TΔS____0 反应能自发进行
ΔH－TΔS____0 反应达到平衡状态
ΔH－TΔS____0 反应不能自发进行
2．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298
K、101
kPa的条件下，其ΔH＝－113.0
kJ·mol－1，
ΔS＝－145.3
J·mol－1·K－1。
该反应______(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_______________。
【归纳总结】
化学反应进行的方向与自由能变化的关系
(1)复合判据判断反应方向的有关规律
①当ΔH<0，ΔS>0，则ΔG<0，反应一定能自发进行。
②当ΔH>0，ΔS<0，则ΔG>0，反应一定不能自发进行。
③当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。
(2)反应发生的条件有多种，ΔG＝ΔH－TΔS这个判据只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。
(3)反应的自发性只能判断方向性，反应能否实现，还要看具体的反应条件。
【活学活用】
3．下列判断错误的是( )
①反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0
②CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
③一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0
④常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0
A．①③
B．②③
C．②④
D．②
4．回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0，ΔS________(填“>”“<”或“＝”)0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO??2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。
(3)已知在100
kPa、298
K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则：
①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)??CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)
ΔH＝＋218
kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。
【学习小结】
【达标检测】
1．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是( )
A．化学反应的焓变与其反应的方向无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行
D．焓变为负值的反应都能自发进行
2．下列说法完全正确的是( )
A．自发进行的反应均是放热反应
B．ΔS为正值的反应均能自发进行
C．物质的量增加的反应，ΔS为正值
D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
3．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为
ΔH－TΔS<0 反应能自发进行
ΔH－TΔS＝0 反应达到平衡状态
ΔH－TΔS>0 反应不能自发进行
设反应A===D＋E ΔH－TΔS＝(－4
500＋11T)
J·mol－1，要防止反应发生，温度必须( )
A．高于409
K
B．低于136
K
C．高于136
K而低于409
K
D．低于409
K
4．在25
℃、1.01×105
Pa下，反应2N2O5(g)??4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7
kJ·mol－1能自发进行的合理解释是( )
A．该反应是分解反应
B．该反应的熵增效应大于焓变效应
C．该反应是熵减反应
D．该反应是放热反应
5．回答下列问题：
(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是________(填字母)。
a．CO(g)===C(s)＋O2(g)
b．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
c．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
d．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)
(3)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。
生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)＋H2O(g)??H2(g)＋CO(g) ΔH＝＋131.3
kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7
J·mol－1·K－1，该反应在低温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
答案精析
一
新知导学
1．(1)AB
(2)①高能 低能 释放 ②有序 无序
2．①④⑤ ①③④⑤
归纳总结
不能
二
新知导学
1．(1)①放 < 能 ②放 < 能 ③能 ④不能 能
2．(1)有序 无序 增大 混乱或无序 混乱度 (2)①不同 ②> > ③大 (3)增大 大于 熵增原理 熵变 ①熵增 能 ②熵减 不能
活学活用
1．C [从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。]
2．B [A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误，焓变和熵变均不能单独作为反应自发性的判据；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向。]
三
新知导学
1．(1)放热 增加 (2)ΔH－TΔS (3)< < ＝ >
2．能 该反应的ΔH－TΔS＝－69.7
kJ·mol－1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以能用于消除汽车尾气中的NO
解析 ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0
kJ·mol－1－298
K×(－145.3×10－3
kJ·mol－1·K－1)＝－69.7
kJ·mol－1<0，故理论上该反应能自发进行。
活学活用
3．D [①中反应的ΔS＜0，能自发进行，根据ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0，①正确；②中分解反应是吸热反应，焓变大于零，生成气体，是熵增反应，该反应在高温下能自发进行，②错误；③中有气体生成，是熵增反应，该反应为分解反应，反应吸热，ΔH＞0，③正确；④中常温下该反应不能自发进行，则说明ΔH－TΔS＞0，即ΔH＞TΔS，而该反应气体的量增加，是熵增反应，故ΔS＞0，则常温下ΔH＞0，④正确。]
4．(1)> > 不能 (2)< (3)①不能 ②能 (4)高温 (5)>
解析 (1)该反应为吸热反应，化学反应后气体的化学计量数之和增加，所以ΔH＞0，ΔS>0，故低温下ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。
(2)因为ΔS<0，且ΔG＝ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。
(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0，ΔS>0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。
(4)自发反应的条件是ΔH－TΔS<0，即ΔH
(5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T>0，故ΔS>0。
达标检测 提升技能
1．C [可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。]
2．D [有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故D正确。]
3．A [要防止反应发生需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409
K，故A正确。]
4．B [该反应是吸热反应，不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。该反应能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应。]
5．(1)该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应，任何温度下均不能自发进行
(2)a (3)不能
解析 (1)该反应ΔH>0、ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，故不能实现该反应。
(2)a、b、c、d的ΔH>0，b、c、d反应的ΔS>0，ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行。a项ΔS<0，ΔH－TΔS>0，所以在高温时该反应不能自发进行。
(3)根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0为自发反应知，现ΔH＝＋131.3
kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7
J·mol－1·K－1＝＋0.133
7
kJ·mol－1·K－1，解得在T＞≈982.0
K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。