第1节 化学反应的方向
[课标要求]
1．了解自发和非自发过程、熵与熵变的概念。
2．了解焓判据的基本内容。
3．了解熵变与焓变这两个因素对化学反应的共同影响，了解定量判断反应方向的关系式：ΔH－TΔS。,
1．自发过程是在一定温度和压强下不需借助光、电等外部力量就能自
动发生的过程。
2．熵是描述体系混乱度的物理量，用S表示，单位是J·mol－1·K－1，熵
变是指反应产物总熵和反应物总熵之差，用ΔS表示。同一物质S(g)>S(l)>S(s)。
3．化学反应方向的判据为ΔH－TΔS。
(1)ΔH－TΔS＜0 自发进行
(2)ΔH－TΔS＝0 平衡状态
(3)ΔH－TΔS＞0 不能自发
1．自发过程
(1)概念：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程称为自发过程；反之称为非自发过程。
(2)实例：水由高处流向低处的过程、热由高温物体传向低温物体的过程都属于自发过程。
2．反应焓变与反应方向
(1)能自发进行的化学反应多数是放热反应，ΔH＜0。
(2)有些吸热反应在室温下能自发进行，还有一些吸热反应在较高温度下能自发进行。
(3)反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
[特别提醒]
(1)自发反应实际上不一定能够发生，非自发反应在一定条件下也可能发生。
(2)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应；而自发反应一定是自发过程。
3．反应熵变与反应方向
(1)熵及其影响因素
①概念：描述体系混乱度的物理量。符号为S。
②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。
③影响因素
a．同一物质S(高温)>S(低温)，S(g)>S(l)>S(s)。
b．相同条件下，不同物质的熵值不同。
(2)熵变
①概念：反应产物总熵和反应物总熵之差。
②计算公式：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。
③正负判断依据
a．气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。
b．气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。
(3)熵变与反应方向
①熵增加有利于反应的自发进行。
②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。
③熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
[特别提醒]
(1)相同条件的不同物，分子结构越复杂，熵越大。
(2)S混合物>S纯净物。
1．下列说法中正确的是( )
A．能自发进行的反应一定能迅速发生
B．非自发反应一定不能发生
C．能自发进行的反应也可能没有发生
D．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应
解析：选C 能否自发进行与反应进行的快慢没有必然联系，能自发进行的反应不一定能迅速发生，因为反应进行的快慢受反应条件的影响，A项错误；在一定条件下，非自发反应也可能发生，B项错误；D项中反应属于非自发反应，错误。
2．下列反应可用焓变来解释的是( )
A．氢氧化钡与氯化铵反应
B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
解析：选D 焓变可以用来解释放热过程的自发性，前三项中的反应均为吸热反应。
3．下列变化过程中，ΔS<0的是( )
A．氯化钠固体溶于水
B．NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)
C．干冰(CO2)的升华
D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
解析：选B 氯化钠固体溶于水，电离为离子，熵值增大，A项为ΔS>0的过程；气体反应生成固体，熵值减小，B项反应的ΔS<0；物质由固态变成气态或固体分解生成气体，熵值均增大，故C项和D项反应的ΔS>0。
4．下列关于化学反应的熵变的叙述中，正确的是( )
A．化学反应的熵变与反应的方向无关
B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向
C．熵增大的反应都是体系混乱度增大的反应
D．熵增大的反应都能自发进行
解析：选C 熵是描述体系混乱度的物理量，熵值越大，体系混乱度越大。熵变(ΔS)是影响反应方向的因素，但不是唯一因素，故A、B、D项均错误，C项正确。
1．反应方向的判据
在温度、压强一定时，反应的方向应用ΔH－TΔS作为判据。
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．文字描述
在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。
1．已知在100 kPa、298.15 K时石灰石的分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1，ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，该反应能否自发进行？
提示：因为ΔH－TΔS＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3kJ·mol－1·K－1＝130.5 kJ·mol－1>0所以该反应不能自发进行。
2．据1题反应提供的数据分析，温度能否成为反应方向的决定因素？
提示：因该反应ΔH>0，ΔS>0，且焓变和熵变的数值相差不大，故温度能影响反应进行的方向。
3．温度若能决定反应方向，则1题反应自发进行的最低温度是多少？
提示：据ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，则有：T>＝＝1 111.6 K，所以CaCO3自发进行分解的最低温度为1 111.6 K。
1．放热和熵增加都对ΔH－TΔS＜0有所贡献，因此放热的熵增加反应一定能自发进行，吸热的熵减小反应一定不能自发进行。
2．当反应的焓变和熵变的影响相反，且二者大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。
一般常温下自发进行的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。
一般常温下自发进行的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。
3．如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。
温度与反应方向的关系：
4．ΔH与ΔS共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。
1．对反应的方向起作用的因素的判断中，不正确的是( )
A．有时焓变对反应的方向起决定性作用
B．有时熵变对反应的方向起决定性作用
C．焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素
D．任何情况下，温度都不可能对反应的方向起决定性作用
解析：选D 当焓变和熵变对反应方向的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。
2．指出下列反应或过程的ΔS的正、负号，并判断常温时，反应能否自发进行。
(1)2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)
ΔS__________0，________自发进行。
(2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔS________0，________自发进行。
(3)－10 ℃的水结冰
ΔS________0。
解析：(1)反应为ΔS＞0的反应，能自发进行；(2)反应的ΔS＞0，但常温下不能自发进行，高温时能自发进行；(3)过程ΔS＜0。
答案：(1)＞ 能 (2)＞ 不能 (3)＜
[三级训练·节节过关]
1．下列过程是非自发的是( )
A．水由高处向低处流 B．煤炭的燃烧
C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰
解析：选D 自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。
2．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法中正确的是( )
A．该反应中熵变、焓变皆大于0
B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行
C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行
D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应
解析：选A 该反应ΔH>0，ΔS>0，高温下能自发进行；ΔS>0的反应不一定能自发进行；反应放热有利于反应自发进行，但能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应。
3．以下说法中正确的是( )
A．ΔH<0的反应均是自发反应
B．ΔS为负值的反应均不能自发进行
C．冰在室温下自动融化成水，是熵增的重要结果
D．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程
解析：选C A项，ΔH<0(放热)的反应有的是非自发反应，如合成氨。B项，ΔS为负值(熵减小)的反应有的也能自发进行，如NH3＋HCl===NH4Cl。C项、D项都是体系混乱度增大的过程，都属于熵增加的过程。
4．已知反应Te(s)＋H2(g)===H2Te(g)的ΔH为正值，ΔS为负值，设ΔH与ΔS不随温度而变，下列说法正确的是( )
A．低温下是自发反应
B．高温下是自发反应
C．低温下是非自发反应，高温下是自发反应
D．任何温度下都是非自发变化
解析：选D 由知ΔH－TΔS＞0，且随温度的升高而增大。
5．在化学反应A(g)＋B(g)??2C(g)＋D(g) ΔH＝Q kJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。
(1)Q________0(填“>”“<”或“＝”)；
(2)熵变ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)；
(3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。
解析：根据图像可知，该反应是放热反应，故Q<0。根据反应特点可知，该反应是熵增加的反应，据此可知该反应能自发进行。
答案：(1)< (2)> (3)能
1．反应过程的自发性可用于( )
A．判断反应过程的方向
B．确定反应过程是否一定会发生
C．判断反应速率
D．判断反应过程的热效应
解析：选A 反应过程的自发性可用于判断反应过程的方向，不能确定反应过程是否一定会发生，也不能确定反应速率。放热反应常常能自发进行，但有些吸热反应也能自发进行。
2．下列关于焓变(ΔH)的叙述中正确的是( )
A．化学反应的ΔH直接决定了反应的方向
B．化学反应的ΔH与反应的方向无关
C．ΔH<0的反应都是自发进行的
D．ΔH是影响化学反应是否可以自发进行的一个重要因素
解析：选D ΔH是影响化学反应方向的一个重要因素，但不是唯一因素，大多数放热反应是自发的，D正确。
3．下列关于干冰转化为二氧化碳气体的过程，判断正确的是( )
A．ΔH>0，ΔS<0 B．ΔH<0，ΔS>0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0
解析：选C 同一物质由固态变为气态的过程需吸热，体系的熵增加。
4．下列说法正确的是( )
A．熵变决定反应方向
B．如果一个反应ΔH>0，ΔS>0，反应就不可能自发进行
C．如果一个反应ΔH>0，ΔS<0，反应就不可能自发进行
D．任何体系都可用ΔH－TΔS来判断反应能否自发进行
解析：选C 熵变是影响反应自发性的一个因素，但不能决定反应方向；在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同影响一个化学反应的方向，当ΔH>0，ΔS>0时，温度对反应方向起决定性作用，温度适宜也可能使反应自发进行，利用ΔH－TΔS是否小于零来判断反应的自发性。
5．下列关于判断过程的方向的说法正确的是( )
A．所有自发进行的化学反应都是放热反应
B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
解析：选C 有些吸热反应也可以自发进行，如2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是吸热反应，又是熵增加的反应，A不正确。高温高压使石墨转化为金刚石，要向体系中输入能量，本质仍然是非自发的，B不正确。同一物质，气态时的熵值最大，液态时次之，固态时熵值最小，D不正确。
6．有关下列过程的熵变的判断不正确的是( )
A．少量食盐溶于水中：ΔS>0
B．碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0
C．H2O(g)变成H2O(l)：ΔS>0
D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
解析：选C 一般来说，同一种物质，不同聚集状态，熵的大小关系为气态>液态>固态。H2O(g)变成H2O(l)，ΔS<0。
7．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋O2(g)??2NO(g) ΔH＝＋180.50 kJ·
mol－1 ΔS＝247.7 J·mol－1·K－1，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是( )
A．在1 000 ℃时，此反应能自发进行
B．在1 000 ℃时，此反应不能自发进行
C．该反应能自发进行的最低温度约为729 ℃
D．该反应能自发进行的最高温度约为729 K
解析：选A 题中反应ΔH>0，ΔS>0，对反应的影响相反，在1 000 ℃时，ΔH－T·ΔS＝180.50 kJ·mol－1－1 273 K×247.7×10－3kJ·mol－1·K－1＝－134.82 kJ·mol－1<0，反应能自发进行；若反应自发进行，则ΔH－TΔS<0，所以T>＝729 K。
8．下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)
ΔH＝－78.03 kJ·mol－1，ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1
B．CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)
ΔH＝＋110.5 kJ·mol－1，ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH＝－444.3 kJ·mol－1，ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1
D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋37.301 kJ·mol－1，ΔS＝＋184.05 J·mol－1·K－1
解析：选B A项为放热的熵增加反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS<0，因此该反应一定能自发进行；B项为吸热的熵减小反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS>0，故该反应一定不能自发进行；C项为放热的熵减小反应，在低温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在低温下能自发进行；D项为吸热的熵增加反应，在高温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在高温下能自发进行。
9.向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水(如图所示)。一段时间后，发现瓶内固态物质变稀，有液体生成，瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部。这时打开瓶塞，烧瓶中散发出刺鼻的气味。
(1)下列有关该实验的结论正确的是________(填字母)。
A．自发反应一定是放热反应
B．自发反应一定是吸热反应
C．有的吸热反应也能自发进行
D．吸热反应不能自发进行
(2)发生反应的化学方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)从化学反应进行方向的角度解释上述现象：_______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由“瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部”的实验现象可判断该反应为吸热反应，故不能用焓变来解释该反应的自发性，选项A、B错误；通过实验现象可知：该吸热反应是自发的，C项正确，D项错误。(2)发生反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，且熵变对反应进行方向起决定性作用。ΔH－TΔS<0，常温下自发进行，故有题述现象发生。
答案：(1)C
(2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，由于熵变对该反应的方向起决定性作用，即ΔH－TΔS<0，该反应常温下自发进行，从而产生了上述现象
10．有A、B、C、D四个反应：
反应
A
B
C
D
ΔH/(kJ·mol－1)
＋10.5
＋1.80
－126
－11.7
ΔS/(J·mol－1·K－1)
30.0
－113.0
84.0
－105.0
(1)在任何温度下都能自发进行的反应是________。
(2)在任何温度下都不能自发进行的反应是________。
(3)在余下的反应中：①温度高于________℃时可自发进行的反应是________。
②温度低于________℃时可自发进行的反应是________。
解析：放热的熵增反应在任何温度下都能自发进行，吸热的熵减反应在任何温度下都不能自发进行。放热的熵减反应在低温下能自发进行，吸热的熵增反应在高温下可以自发进行，具体温度可以根据ΔH－TΔS＝0计算出来。
答案：(1)C (2)B (3)①77 A ②－161.6 D
1．25 ℃和1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1能自发进行，其原因是( )
A．该反应是吸热反应
B．该反应是放热反应
C．该反应是熵减小的反应
D．该反应的熵增效应大于能量效应
解析：选D 题给反应属于气体物质的量增大的反应，是熵增加反应，能自发进行；大多数能自发进行的化学反应是放热反应，但该反应是吸热反应，说明熵增效应大于能量效应。
2．下列说法中正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．熵增加且放热的反应一定是自发反应
D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当ΔH－TΔS<0时，反应非自发，非自发反应在任何条件下都不能实现
解析：选C 放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决于ΔH－TΔS，当ΔS>0、ΔH<0时，ΔH－TΔS<0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。
3．下列过程的方向不用熵判据判断的是( )
A．氯化铵与结晶氢氧化钡混合研磨，很快会闻到刺激性气味
B．冬天一杯热水很快变冷
C．有序排列的火柴散落时成为无序排列
D．多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的概率大
解析：选B A项2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===2NH3↑＋BaCl2＋10H2O是可以自发进行的吸热反应，产生NH3和液态水混乱度增大，属于熵判据。B项有趋向于最低能量状态的倾向，属于能量判据。C项有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D项扑克牌的无序排列也属于熵判据。
4．下列在常温下均为非自发反应，在高温下仍为非自发反应的是( )
A．Ag2O(s)===2Ag(s)＋O2(g)
B．Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g)
C．N2O4(g)===2NO2(g)
D．6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)
解析：选D 化学反应有向着熵增加的方向进行的趋势。A、B、C、D四个反应在常温下不能自发进行，其中A、B、C三项为熵增加的反应，在高温下可能为自发反应，但D项为熵减小的反应，在高温下仍为非自发反应。
5．灰锡结构松散，不能用于制造器皿；而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制造的器皿放在0 ℃ 100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(已知在0 ℃ 100 kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1；ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)( )
A．会变 B．不会变
C．不能确定 D．升高温度才会变
解析：选A 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡态。该条件下白锡转化为灰锡反应的ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。
6．在图甲中的A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图乙所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
解析：选D 由题意知ΔH＝0，ΔS>0，知该过程ΔH－TΔS<0是自发的，而逆过程ΔS<0，ΔH－TΔS>0，不能自发进行，所以D错。
7．反应2AB(g)??C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS<0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS<0
解析：选C 该反应是一个气体物质的量增大的反应，即ΔS>0，故其逆反应ΔS<0；又知其逆反应在低温下能自发进行，可知逆反应的ΔH<0，故该反应的ΔH>0。
8．下列有关说法正确的是( )
A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程是熵增加的过程
B．SO2(g)===S(s)＋O2(g) ΔH>0、ΔS<0，该反应能自发进行
C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l) ΔH<0，该反应低温下能自发进行
D．某温度下，SO2(g)＋O2(g)??SO3(g) ΔS>0
解析：选C A项中由气体生成液体是熵减小的过程；B项中ΔH>0、ΔS<0，该反应不能自发进行；C项中反应是一个ΔH<0、ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS可知，该反应在低温下能自发进行；D项中ΔS<0。
9．在冶金工业中，常以C作为还原剂，如温度高于980 K时，氧化产物以CO为主，低于980 K时以CO2为主。
(1)已知2CO(g)??CO2(g)＋C(s), T＝980 K时ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________0(填“大于”“小于”或“等于”)；当体系温度高于980 K时，该反应________自发进行(填“能”或“不能”)
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为：
SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)
ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol－1
ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol－1·K－1。
设ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则此反应自发进行的温度是________。
解析：(1)C(s)＋CO2(g)??2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH＞0，则2CO(g)??CO2(g)＋C(s)为放热反应，温度低于980 K时以CO2为主，说明反应自发向右进行，则当T＜980 K时ΔH－TΔS＜0；T＞980 K时ΔH－TΔS＞0，该反应不能自发进行。
(2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH－TΔS＜0，即－94.0 kJ·mol－1－T×(－75.8 J·mol－1·K－1×10－3 kJ·J－1)＜0，
则T＜＝1.24×103 K。
答案：(1)小于 不能 (2)小于1 240 K
10.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。所查资料信息如下：
①酸性：H2SO4>H2SeO4>H2TeO4
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合
③由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图
请回答下列问题：
(1)H2与硫化合的反应________热量(填“放出”或“吸收”)；
(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0，请解释为什么Te和H2不能直接化合：__________________________；
(3)上述资料信息中能够说明硫元素非金属性强于硒元素的是________(填序号)。
解析：H2与硫化合的反应ΔH<0，放出热量；H2Te分解反应的ΔS>0，Te与H2反应的ΔS<0，又ΔH>0，所以Te与H2化合的ΔH－TΔS>0，不能自发进行。
答案：(1)放出
(2)因为化合时ΔH>0，ΔS<0，ΔH－TΔS>0，故反应不能自发进行
(3)①②③
课件25张PPT。
“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(七)”
(单击进入电子文档)
课时跟踪检测（七） 化学反应的方向
1．反应过程的自发性可用于( )
A．判断反应过程的方向
B．确定反应过程是否一定会发生
C．判断反应速率
D．判断反应过程的热效应
解析：选A 反应过程的自发性可用于判断反应过程的方向，不能确定反应过程是否一定会发生，也不能确定反应速率。放热反应常常能自发进行，但有些吸热反应也能自发进行。
2．下列关于焓变(ΔH)的叙述中正确的是( )
A．化学反应的ΔH直接决定了反应的方向
B．化学反应的ΔH与反应的方向无关
C．ΔH<0的反应都是自发进行的
D．ΔH是影响化学反应是否可以自发进行的一个重要因素
解析：选D ΔH是影响化学反应方向的一个重要因素，但不是唯一因素，大多数放热反应是自发的，D正确。
3．下列关于干冰转化为二氧化碳气体的过程，判断正确的是( )
A．ΔH>0，ΔS<0 B．ΔH<0，ΔS>0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0
解析：选C 同一物质由固态变为气态的过程需吸热，体系的熵增加。
4．下列说法正确的是( )
A．熵变决定反应方向
B．如果一个反应ΔH>0，ΔS>0，反应就不可能自发进行
C．如果一个反应ΔH>0，ΔS<0，反应就不可能自发进行
D．任何体系都可用ΔH－TΔS来判断反应能否自发进行
解析：选C 熵变是影响反应自发性的一个因素，但不能决定反应方向；在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同影响一个化学反应的方向，当ΔH>0，ΔS>0时，温度对反应方向起决定性作用，温度适宜也可能使反应自发进行，利用ΔH－TΔS是否小于零来判断反应的自发性。
5．下列关于判断过程的方向的说法正确的是( )
A．所有自发进行的化学反应都是放热反应
B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
解析：选C 有些吸热反应也可以自发进行，如2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是吸热反应，又是熵增加的反应，A不正确。高温高压使石墨转化为金刚石，要向体系中输入能量，本质仍然是非自发的，B不正确。同一物质，气态时的熵值最大，液态时次之，固态时熵值最小，D不正确。
6．有关下列过程的熵变的判断不正确的是( )
A．少量食盐溶于水中：ΔS>0
B．碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0
C．H2O(g)变成H2O(l)：ΔS>0
D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
解析：选C 一般来说，同一种物质，不同聚集状态，熵的大小关系为气态>液态>固态。H2O(g)变成H2O(l)，ΔS<0。
7．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋O2(g)??2NO(g) ΔH＝＋180.50 kJ·
mol－1 ΔS＝247.7 J·mol－1·K－1，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是( )
A．在1 000 ℃时，此反应能自发进行
B．在1 000 ℃时，此反应不能自发进行
C．该反应能自发进行的最低温度约为729 ℃
D．该反应能自发进行的最高温度约为729 K
解析：选A 题中反应ΔH>0，ΔS>0，对反应的影响相反，在1 000 ℃时，ΔH－T·ΔS＝180.50 kJ·mol－1－1 273 K×247.7×10－3kJ·mol－1·K－1＝－134.82 kJ·mol－1<0，反应能自发进行；若反应自发进行，则ΔH－TΔS<0，所以T>＝729 K。
8．下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)
ΔH＝－78.03 kJ·mol－1，ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1
B．CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)
ΔH＝＋110.5 kJ·mol－1，ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH＝－444.3 kJ·mol－1，ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1
D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋37.301 kJ·mol－1，ΔS＝＋184.05 J·mol－1·K－1
解析：选B A项为放热的熵增加反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS<0，因此该反应一定能自发进行；B项为吸热的熵减小反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS>0，故该反应一定不能自发进行；C项为放热的熵减小反应，在低温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在低温下能自发进行；D项为吸热的熵增加反应，在高温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在高温下能自发进行。
9.向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水(如图所示)。一段时间后，发现瓶内固态物质变稀，有液体生成，瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部。这时打开瓶塞，烧瓶中散发出刺鼻的气味。
(1)下列有关该实验的结论正确的是________(填字母)。
A．自发反应一定是放热反应
B．自发反应一定是吸热反应
C．有的吸热反应也能自发进行
D．吸热反应不能自发进行
(2)发生反应的化学方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)从化学反应进行方向的角度解释上述现象：_______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由“瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部”的实验现象可判断该反应为吸热反应，故不能用焓变来解释该反应的自发性，选项A、B错误；通过实验现象可知：该吸热反应是自发的，C项正确，D项错误。(2)发生反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，且熵变对反应进行方向起决定性作用。ΔH－TΔS<0，常温下自发进行，故有题述现象发生。
答案：(1)C
(2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，由于熵变对该反应的方向起决定性作用，即ΔH－TΔS<0，该反应常温下自发进行，从而产生了上述现象
10．有A、B、C、D四个反应：
反应
A
B
C
D
ΔH/(kJ·mol－1)
＋10.5
＋1.80
－126
－11.7
ΔS/(J·mol－1·K－1)
30.0
－113.0
84.0
－105.0
(1)在任何温度下都能自发进行的反应是________。
(2)在任何温度下都不能自发进行的反应是________。
(3)在余下的反应中：①温度高于________℃时可自发进行的反应是________。
②温度低于________℃时可自发进行的反应是________。
解析：放热的熵增反应在任何温度下都能自发进行，吸热的熵减反应在任何温度下都不能自发进行。放热的熵减反应在低温下能自发进行，吸热的熵增反应在高温下可以自发进行，具体温度可以根据ΔH－TΔS＝0计算出来。
答案：(1)C (2)B (3)①77 A ②－161.6 D
1．25 ℃和1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1能自发进行，其原因是( )
A．该反应是吸热反应
B．该反应是放热反应
C．该反应是熵减小的反应
D．该反应的熵增效应大于能量效应
解析：选D 题给反应属于气体物质的量增大的反应，是熵增加反应，能自发进行；大多数能自发进行的化学反应是放热反应，但该反应是吸热反应，说明熵增效应大于能量效应。
2．下列说法中正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．熵增加且放热的反应一定是自发反应
D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当ΔH－TΔS<0时，反应非自发，非自发反应在任何条件下都不能实现
解析：选C 放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决于ΔH－TΔS，当ΔS>0、ΔH<0时，ΔH－TΔS<0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。
3．下列过程的方向不用熵判据判断的是( )
A．氯化铵与结晶氢氧化钡混合研磨，很快会闻到刺激性气味
B．冬天一杯热水很快变冷
C．有序排列的火柴散落时成为无序排列
D．多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的概率大
解析：选B A项2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===2NH3↑＋BaCl2＋10H2O是可以自发进行的吸热反应，产生NH3和液态水混乱度增大，属于熵判据。B项有趋向于最低能量状态的倾向，属于能量判据。C项有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D项扑克牌的无序排列也属于熵判据。
4．下列在常温下均为非自发反应，在高温下仍为非自发反应的是( )
A．Ag2O(s)===2Ag(s)＋O2(g)
B．Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g)
C．N2O4(g)===2NO2(g)
D．6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)
解析：选D 化学反应有向着熵增加的方向进行的趋势。A、B、C、D四个反应在常温下不能自发进行，其中A、B、C三项为熵增加的反应，在高温下可能为自发反应，但D项为熵减小的反应，在高温下仍为非自发反应。
5．灰锡结构松散，不能用于制造器皿；而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制造的器皿放在0 ℃ 100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(已知在0 ℃ 100 kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1；ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)( )
A．会变 B．不会变
C．不能确定 D．升高温度才会变
解析：选A 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡态。该条件下白锡转化为灰锡反应的ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。
6．在图甲中的A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图乙所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
解析：选D 由题意知ΔH＝0，ΔS>0，知该过程ΔH－TΔS<0是自发的，而逆过程ΔS<0，ΔH－TΔS>0，不能自发进行，所以D错。
7．反应2AB(g)??C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS<0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS<0
解析：选C 该反应是一个气体物质的量增大的反应，即ΔS>0，故其逆反应ΔS<0；又知其逆反应在低温下能自发进行，可知逆反应的ΔH<0，故该反应的ΔH>0。
8．下列有关说法正确的是( )
A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程是熵增加的过程
B．SO2(g)===S(s)＋O2(g) ΔH>0、ΔS<0，该反应能自发进行
C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l) ΔH<0，该反应低温下能自发进行
D．某温度下，SO2(g)＋O2(g)??SO3(g) ΔS>0
解析：选C A项中由气体生成液体是熵减小的过程；B项中ΔH>0、ΔS<0，该反应不能自发进行；C项中反应是一个ΔH<0、ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS可知，该反应在低温下能自发进行；D项中ΔS<0。
9．在冶金工业中，常以C作为还原剂，如温度高于980 K时，氧化产物以CO为主，低于980 K时以CO2为主。
(1)已知2CO(g)??CO2(g)＋C(s), T＝980 K时ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________0(填“大于”“小于”或“等于”)；当体系温度高于980 K时，该反应________自发进行(填“能”或“不能”)
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为：
SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)
ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol－1
ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol－1·K－1。
设ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则此反应自发进行的温度是________。
解析：(1)C(s)＋CO2(g)??2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH＞0，则2CO(g)??CO2(g)＋C(s)为放热反应，温度低于980 K时以CO2为主，说明反应自发向右进行，则当T＜980 K时ΔH－TΔS＜0；T＞980 K时ΔH－TΔS＞0，该反应不能自发进行。
(2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH－TΔS＜0，即－94.0 kJ·mol－1－T×(－75.8 J·mol－1·K－1×10－3 kJ·J－1)＜0，
则T＜＝1.24×103 K。
答案：(1)小于 不能 (2)小于1 240 K
10.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。所查资料信息
如下：
①酸性：H2SO4>H2SeO4>H2TeO4
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合
③由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图
请回答下列问题：
(1)H2与硫化合的反应________热量(填“放出”或“吸收”)；
(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0，请解释为什么Te和H2不能直接化合：__________________________；
(3)上述资料信息中能够说明硫元素非金属性强于硒元素的是________(填序号)。
解析：H2与硫化合的反应ΔH<0，放出热量；H2Te分解反应的ΔS>0，Te与H2反应的ΔS<0，又ΔH>0，所以Te与H2化合的ΔH－TΔS>0，不能自发进行。
答案：(1)放出
(2)因为化合时ΔH>0，ΔS<0，ΔH－TΔS>0，故反应不能自发进行
(3)①②③
