学年高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 24 化学反应进行的方向 化学反应Word文件下载.docx

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非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵将水从低处抽向高处，通电使水分解成氢气和氧气等。

（2）自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NO（g）＋O2（g）===2NO2（g）是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。

总之：

①过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生以及过程发生的速率。

②某些自发反应需要在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。

　过程的自发性的作用是（　　）

A．判断过程的方向

B．确定过程是否一定会发生

C．判断过程发生的速率

D．判断过程的热效应

[解析]　大量事实告诉我们，过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率，所以A正确，B、C错误。

放热反应常常能自发进行，但有些吸热反应也能自发进行，D错误。

[答案]　A

过程的自发性只是一种趋势，如高处的水有自发向低处流的趋势，但未必就一定流下；

过程要发生，则必须具备一定的条件才可以，如手中拿着的一个球，它有下落的自发性，但要让球落下，则必须具备“松开手”这一条件才可以。

　自发过程与自发反应的理解与判断

1．下列过程均为自发过程的是（　　）

①铵盐的溶解　②烧碱与盐酸反应　③Zn与稀H2SO4反应　④氢气在氧气中燃烧　⑤Mg在空气中燃烧⑥铝热反应　⑦墨水在水中的扩散　⑧电解熔融的氯化钠

A．①②③④　　　　　　B．⑤⑥⑦⑧

C．②④⑥⑧D．①②③④⑤⑥⑦

2．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．非自发进行的反应一定不能发生

C．能自发进行的反应也可能没有发生

D．常温下，2H2O

2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应

C

　化学反应进行的方向

1．焓判据

（1）放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。

（2）局限性

有些吸热反应，也能自发进行。

①2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）ΔH＝＋56.7kJ/mol

②（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）ΔH＝＋74.9kJ/mol

2．熵判据

（1）熵

用来度量体系混乱（或无序）程度的物理量。

熵值越大，混乱程度越大，符号为S，单位为J/（mol·

K）。

（2）熵值大小的比较

同一种物质不同状态时熵值大小为S（g）＞S（l）＞S（s）。

（3）熵增原理

在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变（符号ΔS）大于零。

（4）熵判据

体系有自发地向混乱度增加（即熵增）的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。

（5）局限性

有些熵值减小的反应，在一定条件下也能自发进行。

2Al（s）＋Fe2O3（s）===Al2O3（s）＋2Fe（s）

ΔS＝－39.35J/（mol·

K）

该反应是熵减过程，但在高温下能自发进行。

3．复合判据

过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定发生和过程发生的速率，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。

综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。

（1）体系有序性越高，熵值就越大。

（2）自发过程将导致体系的熵增大。

（3）吸热反应不可以自发进行。

（4）同种物质气态时熵值最大。

（5）合成氨反应N2＋3H22NH3　ΔH＜0，高温有利于其自发进行。

　（4）√　（5）×

2．以下自发过程可用焓判据来解释的是（　　）

A．硝酸铵自发地溶于水

B．2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）ΔH＝＋56.7kJ/mol

C．（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）ΔH＝＋74.9kJ/mol

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ/mol

解析：

选D。

焓判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，不能单用焓判据来解释。

影响化学反应进行方向的因素

1．焓变对化学反应的影响

（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。

NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH<

0。

（2）有不少吸热反应也能自发进行。

NH4HCO3（s）＋CH3COOH（aq）===CO2（g）＋CH3COONH4（aq）＋H2O（l）　ΔH>

（3）还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。

CaCO3（s）

CaO（s）＋CO2（g）　ΔH>

（4）结论

焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

2．熵变对化学反应的影响

（1）许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。

2H2O2（aq）===2H2O（l）＋O2（g）　ΔS＞0。

（2）有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。

CaO（s）＋CO2（g）　ΔS＞0。

（3）少数熵减少的反应，在一定条件下也可以自发进行。

NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）　ΔS＜0。

熵变是与反应能否自发进行有关的另一个因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

3．复合判据对化学反应的影响

由焓判据知放热过程常常是自发的；

由熵判据知熵增的过程常常是自发的。

很多情况下，用不同的判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应兼顾两个判据。

为了更准确判断化学反应进行的方向，把焓判据和熵判据结合起来组成复合判据——体系自由能变化（ΔG）判据，更适合于对所有过程的判断。

ΔG＝ΔH－TΔS（T为开尔文温度），ΔG的正、负决定着反应的自发与否。

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。

　下列说法正确的是（　　）

A．能自发进行的反应在任何条件下都能发生

B．反应NH4HCO3（s）===NH3（g）＋H2O（g）＋CO2（g）　ΔH＝＋185.57kJ·

mol－1能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向

C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据

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

[解析]　能自发进行的反应并不一定能迅速发生，A项错误；

应将焓变和熵变二者综合起来即利用复合判据进行反应自发性的判断，C项错误；

使用催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应进行的方向，D项错误。

[答案]　B

（1）若将B项改为“反应Ca（OH）2（aq）＋CO2（g）===CaCO3（s）＋H2O（l）能自发进行，是因为该反应是放热反应”，对吗？

说明理由。

（2）若将D项改为“在其他外界条件不变的情况下，改变体系的温度，可以改变化学反应进行的方向”，对吗？

举例说明。

（1）对。

因为该反应是熵减的反应，因此该反应能自发进行是因为其是放热反应。

（2）对。

如常温下氨气和氯化氢生成氯化铵，而加热时氯化铵会分解。

温度对反应能否自发进行的影响

　ΔH和ΔS与反应方向

1．碳铵（NH4HCO3）在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是（　　）

A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大

B．碳铵分解是因为外界给予了能量

C．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解

D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解

选A。

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大，可能减小，也可能不变。

　复合判据与反应方向

2．某化学反应在较低温度下能自发进行，较高温度下不能自发进行。

下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A．ΔH>

0，ΔS>

0　　　　　B．ΔH>

0，ΔS<

C．ΔH<

0D．ΔH<

ΔH>

0，要使ΔH－TΔS<

0，T值应较大，即应该在高温下才能自发进行，A错误；

0，ΔH－TΔS>

0，任何温度下都不能自发进行，B错误；

ΔH<

0，ΔH－TΔS<

0一定成立，任何温度下都能自发进行，C错误；

0，T值应较小，即应该在低温下才能自发进行，D正确。

3．某化学反应其ΔH＝－122kJ/mol，ΔS＝－431J/（mol·

K），则以下关于此反应的自发性描述中正确的是（　　）

A．在任何温度下都能自发进行

B．仅在低温下能自发进行

C．仅在高温下能自发进行

D．在任何温度下都不能自发进行

选B。

因ΔH<

0，由ΔG＝ΔH－TΔS<

0判断，只有低温时反应才能自发进行。

重难易错提炼

1.焓判据：

放热过程中体系能量降低，ΔH＜0，反应具有自发进行的倾向。

2.熵判据：

在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加（ΔS＞0）的方向转变的倾向。

3.同一物质由固态（s）→液态（l）→气态（g）的过程为熵值增大的过程，ΔS＞0；

反之，为熵值减小的过程，ΔS＜0。

4.利用熵变判断反应能否自发进行时，要注意其中的反例，如铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也能自发进行。

课后达标检测

[基础巩固]

1．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．自发反应一定熵增大，非自发反应一定熵减小或不变

C．熵增加且放热的反应一定是自发反应

D．非自发反应在任何条件下都不能实现

选C。

反应的自发性同时受焓变和熵变的影响。

放热反应不都是自发的，吸热反应也不都是非自发的。

自发反应不一定熵增大，非自发反应也不一定熵减小或不变。

反应能不能发生受外界条件的影响，非自发反应在一定条件下也可能发生。

2．下列变化过程中，ΔS<

0的是（　　）

A．氯化钠溶于水

B．NH3（g）与HCl（g）反应生成NH4Cl（s）

C．干冰（CO2）升华

D．CaCO3（s）分解为CaO（s）和CO2（g）

氯化钠溶于水后发生电离，混乱度增大，ΔS>

0，A错误；

NH3（g）与HCl（g）反应生成NH4Cl（s），气体减少，ΔS<

0，B正确；

干冰（CO2）升华，混乱度增大，ΔS>

0，C错误；

CaCO3（s）分解为CaO（s）和CO2（g），气体增多，ΔS>

0，D错误。

3．下列关于化学反应焓变的叙述中，正确的是（　　）

A．化学反应的焓变与反应的方向无关

B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C．焓变为正的反应都是吸热反应

D．焓变为正的反应都能自发进行

反应能否自发进行（反应进行的方向）是由ΔH－TΔS决定的，与ΔH、ΔS和T都有关。

焓变只表达化学反应是释放能量还是吸收能量，不能用来独立判断反应的自发性。

4．下列对熵的理解不正确的是（　　）

A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小

B．体系越有序，熵值越小；

越混乱，熵值越大

C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小

D．25℃、1.01×

105Pa时，2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）是熵增的反应

熵指的是体系混乱程度，越混乱其熵值越大，故B正确；

对于同一物质，由固→液→气三态熵值逐渐增大，故A正确；

自发过程是熵增的过程，故C错误；

对于D选项中的反应，由于反应后气体分子数增多，熵值增大，故D正确。

5．下列反应过程中，ΔH>

0且ΔS>

A．NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）

B．CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）

C．4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）

D．HCl（aq）＋NaOH（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

A是熵减的放热反应；

C是熵减的放热反应；

D是放热反应。

6．已知：

（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）　ΔH＝＋74.9kJ·

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．该反应仅在低温下能自发进行

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

该反应ΔH>

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。

7．下列关于化学反应的自发性叙述中正确的是（　　）

A．焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的

B．焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的

C．焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的

D．熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的

用复合判据ΔG＝ΔH－TΔS判断：

A项，当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，一定是自发反应。

B项，当ΔH＜0，ΔS＜0时，不能判断ΔG＝ΔH－TΔS的正负。

C项，当ΔH＞0，ΔS＞0时，不能判断ΔG＝ΔH－TΔS的正负。

D项，当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＝ΔH－TΔS＞0，是非自发反应。

8．在25℃、1.01×

105Pa时，反应2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是（　　）

A．是吸热反应　　　　　B．是放热反应

C．是熵减反应D．熵增效应大于能量效应

由所给的热化学方程式可知，该反应为吸热、熵增加的反应，其中熵的变化是自发进行的原因。

9．实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。

目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。

一定条件下发生反应：

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g），如图表示该反应过程中能量（单位为kJ·

mol－1）的变化：

下列关于该反应的说法中，正确的是（　　）

A．ΔH＞0，ΔS＞0B．ΔH＞0，ΔS＜0

C．ΔH＜0，ΔS＜0D．ΔH＜0，ΔS＞0

根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜0；

该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。

10．在化学反应A（g）＋B（g）2C（g）＋D（g）　ΔH＝QkJ·

mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

（1）Q____（填“＞”“＜”或“＝”）0。

（2）熵变ΔS____（填“＞”“＜”或“＝”）0。

（3）该反应____（填“能”或“不能”）自发进行。

（4）升高温度平衡常数K____（填“增大”“减小”或“不变”），平衡向____方向移动。

（1）据图像可知，该反应是放热反应，故Q＜0；

（2）据反应特点可知，该反应是熵值增大的反应；

（3）据ΔG＝ΔH－TΔS<

0可知该反应能自发进行；

（4）升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。

（1）＜　

（2）＞　（3）能　（4）减小　逆反应

11．

（1）将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。

反应为C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.3kJ·

mol－1，该反应在常温下____（填“能”或“不能”）自发进行。

（2）有人提出，可以设计反应2CO===2C＋O2（ΔH>

0、ΔS<

0）来消除CO对环境的影响。

请你判断是否可行并说出理由：

______________________________________________。

（1）该反应ΔH>

0，所以，只有在高温时才能自发进行。

（2）该反应的ΔH>

0，所以在任何温度下都不能自发进行。

（1）不能

（2）不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，所以不能自发进行

[能力提升]

12．下列判断错误的是（　　）

①反应4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3（s）在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0

②反应C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）在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．①③B．②③

C．②④D．②

①中反应的ΔS＜0，能自发进行，根据ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0，①正确；

②中反应的ΔS＞0，在室温下不能自发进行，根据ΔH－TΔS可知ΔH＞0，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。

13．（2017·

泉州高二检测）如图所示在图1A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的气体。

若将中间活塞打开，两种气体分子立即都分布在两个容器中（见图2）。

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中不正确的是（　　）

A．此过程为混乱程度小的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

由题意知ΔH＝0、ΔS＞0，由ΔH－TΔS知该过程的逆过程不能自发进行，所以D错。

14．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。

现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用（已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9J·

mol－1，ΔS＝－6.61J·

mol－1·

K－1）（　　）

A．会变成灰锡B．不会变成灰锡

C．不能确定D．升高温度才会变成灰锡

在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。

因此，在0℃、100kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：

白锡→灰锡的ΔH－TΔS值的问题。

ΔH－TΔS＝－2180.9J·

mol－1－273K×

（－6.61J·

K－1）＝－376.37J·

mol－1＜0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。

15．在其他条件不变时，改变某一条件对aA（g）＋bB（g）cC（g）化学平衡的影响，得到如图所示图像（α表示平衡转化率），回答下列问题：

（1）在反应Ⅰ中，已知p1＞p2，正反应为____（填“吸热”或“放热”）反应，也是一个反应前后气体分子数____（填“减小”或“增大”）的反应，由此判断，此反应自发进行必须满足的条件是____。

（2）在反应Ⅱ中，T1____（填“＞”“＜”或“＝”）T2，正反应为____（填“吸热”或“放热”）反应。

（3）在反应Ⅲ中，若T1＞T2，试分析该反应能否自发进行？

（1）反应Ⅰ中恒压条件下温度升高，α（A）减小，即升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应；

由p1＞p2知，恒温时压强越大，α（A）越大，即增大压强平衡正向移动，说明正反应为反应前后气体分子数减小的反应；

放热、熵减的反应只能在低温下自发进行。

（2）根据“先拐先平”的原则判断，反应Ⅱ中T1＞T2；

温度越高，平衡时C的物质的量越小，即升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应。

（1）放热　减小　低温　

（2）＞　放热

（3）反应Ⅲ中在恒温下压强对α（A）没有影响，说明此反应ΔS＝0，又T1＞T2，恒压下温度越高，α（A）越小，则ΔH＜0。

ΔH－TΔS＜0，则反应能自发进行。

16．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____（填“放出”或“吸收”）热量。

（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）。

（1）由图示可知H2与硫化合的反应ΔH<

0，故为放热反应。

（2）由图示可知H2与Te化合的反应ΔH>

0，H2Te分解时ΔS>

0，则Te与H2化合时ΔS<

0，反应不能自发进行。

（1）放出

（2）因为化合时ΔH>

0，反应不能自发进行

（3）①②③

章末过关检测

（二）

（时间：

60分钟，满分：

100分）

一、选择题（本题包括16小题，每小题3分，共48分）

1．A、B、C三个容器分别发生合成氨反应，经过相同的一段时间后，测得：

容器

A

B

反应速率（mol·

L－1·

min－1）

v（H2）＝3

v（N2）＝3

v（NH3）＝4

则三个容器中合成氨的反应速率（　　）

A．