第11講 化學(xué)反應(yīng)的方向 （教師版）【暑假彎道超車】2024年新高二化學(xué)暑假講義+習(xí)題（人教版2019選擇性必修1）

第11講化學(xué)反應(yīng)的方向1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的；知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變的關(guān)系。2.能結(jié)合具體事例說明反應(yīng)自發(fā)進行的方向性。一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)1.自發(fā)過程自然界有一些過程是自發(fā)進行的，而且是有方向性的。例如，水總是自發(fā)地從高處流向低處，而相反的過程卻不能自發(fā)進行。2.自發(fā)反應(yīng)有些化學(xué)反應(yīng)也是自發(fā)進行的，而且具有方向性。3.自發(fā)過程的判斷(1)根據(jù)條件判斷：不是看是否需要條件，而是看是否需要持續(xù)施加外力(如加熱等)。(2)根據(jù)其逆向過程是否自發(fā)判斷：若逆向過程自發(fā)，則正向過程一定不自發(fā)；若逆向過程不自發(fā)，則正向過程一定自發(fā)。二、化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(jù)1．焓變與反應(yīng)的方向(1)放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進行的傾向，科學(xué)家提出用焓變(能量變化)來判斷反應(yīng)進行的方向，這就是焓判據(jù)(能量判據(jù))。(2)焓變與化學(xué)反應(yīng)進行方向的關(guān)系①多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進行的。例如燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)等。②有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行，如：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋109.8kJ·mol－1。結(jié)論：只用焓判據(jù)判斷反應(yīng)是否自發(fā)進行不全面。2．熵變與反應(yīng)的方向(1)熵、熵變的概念(2)熵值大?、袤w系的熵值：體系的混亂程度越大，體系的熵值就越大。②同一物質(zhì)的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。(3)熵判據(jù)：體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用熵變來判斷反應(yīng)進行的方向。(4)熵變與化學(xué)反應(yīng)進行方向的關(guān)系①許多熵增的反應(yīng)是自發(fā)的(多是氣體分子數(shù)目增多的反應(yīng))，如Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g)；2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)②有些熵減的反應(yīng)也可以自發(fā)進行，如：2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)；4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)結(jié)論：只用熵判據(jù)判斷反應(yīng)是否自發(fā)不全面。3．自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)自由能符號為ΔG，單位為kJ·mol－1。(2)自由能與焓變、熵變的關(guān)系ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)。(3)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡。①當ΔG＜0時，反應(yīng)能自發(fā)進行；②當ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；③當ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。4.判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的方法焓變(ΔH)熵變(ΔS)反應(yīng)在某狀況下能否自發(fā)進行＜0＞0能自發(fā)進行＞0＜0不能自發(fā)進行＜0＜0取決于溫度，低溫自發(fā)＞0＞0取決于溫度，高溫自發(fā)考點01自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)【例1】下列不屬于自發(fā)進行的變化是A．紅墨水加到清水使整杯水變紅 B．冰在室溫下融化成水C．電解飽和食鹽水 D．鐵器在潮濕的空氣中生銹【答案】C【解析】A．擴散現(xiàn)象，是熵增加的自發(fā)過程，A不符合題意；B．冰的熔點為0℃，水常溫是液體，冰在室溫下融化成水，是熵增加的自發(fā)過程，B不符合題意；C．電解飽和食鹽水，是在外電場的作用下強制發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，不是自發(fā)過程，C符合題意；D．鐵在潮濕的空氣中生銹是發(fā)生了自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，屬于電化學(xué)腐蝕，是自發(fā)進行的化學(xué)過程，D不符合題意；綜上所述答案為C。【變式1-1】有下列化學(xué)反應(yīng)：①白磷自燃、②氯化氫分解、③煤氣燃燒、④鈉與水反應(yīng)、⑤酸堿中和反應(yīng)，其中屬于自發(fā)反應(yīng)的是A．①②③ B．②③④ C．①③④⑤ D．①②⑤【答案】C【解析】自發(fā)反應(yīng)的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或者釋放熱量)。常見為可以自發(fā)的進行到顯著程度的反應(yīng)。白磷自燃、煤氣燃燒、鈉與水反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)均能自發(fā)的進行。C正確。故選：C。【變式1-2】下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的敘述正確的是A．ΔH＞0的化學(xué)反應(yīng)一定不能自發(fā)進行B．反應(yīng)的熵(體系混亂度)增大(即ΔS＞0)C．非自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都不能發(fā)生D．熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)【答案】D【解析】A．反應(yīng)是否自發(fā)進行由ΔG=ΔH-TΔS決定，ΔG＜0的反應(yīng)能自發(fā)進行，ΔH＞0，ΔS＞0的反應(yīng)在高溫條件下能自發(fā)進行，如碳酸氫銨的分解反應(yīng)，故A錯誤；B．反應(yīng)物為氣體，生成物為液體，該反應(yīng)是熵減少的反應(yīng)，故B錯誤；C．非自發(fā)反應(yīng)在改變溫度的條件下使ΔG＜0，則反應(yīng)就能自發(fā)進行，故C錯誤；D．熵增加且放熱的反應(yīng)，ΔS＞0，ΔH＜0，ΔG=ΔH-TΔS始終小于0，反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)，故D正確；故選D?？键c02焓變和熵變與反應(yīng)進行方向的判斷【例2】夏季，受臺風(fēng)影響，某些地區(qū)狂降暴雨。下列有關(guān)水汽變成雨的過程中焓變和熵變的判斷正確的是A．， B．，C．， D．，【答案】A【解析】水汽變成雨的過程中放熱，ΔH<0，氣體變成固體，混亂度減小，ΔS<0；故選A?！咀兪?-1】下列幾個過程中，屬于熵減的變化是A．干冰的升華 B．NaCl固體溶于水C．2Na+Cl22NaCl D．NH4ClNH3↑+HCl↑【答案】C【解析】A．干冰的升華是固體變化為氣體，熵增大，故A不符合；B．NaCl溶于水溶解生成氯離子和鈉離子，混亂度增大，熵增大，故B不符合；C．2Na+Cl22NaCl反應(yīng)中氣體體積減小，熵減小，故C符合；D．NH4ClNH3↑+HCl↑反應(yīng)后生成氣體，反應(yīng)的熵增大，故D不符合。答案選C?！咀兪?-2】下列反應(yīng)的△H＜0、△S＞0的是A．CO2(g)+C(s)=2CO(g) B．2Na(s)+2H2O(l)=2Na+(aq)+2OH-(aq)+H2(g)C．N2(g)+3H2(g)2NH3(g) D．C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)【答案】B【解析】A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，A不符合題意；B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0；反應(yīng)發(fā)生后體系的混亂程度增大，因此△S＞0，B符合題意；C．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0；反應(yīng)發(fā)生后體系的混亂程度減小，因此△S＜0，C不符合題意；D．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，D不符合題意；故合理選項是B?？键c03自由能(復(fù)合判據(jù))與反應(yīng)進行方向的判斷【例3】已知(設(shè)、不隨溫度而變化)，當時反應(yīng)能自發(fā)進行。關(guān)于反應(yīng)，。下列說法正確的是A．低溫下能自發(fā)進行 B．任意溫度下都不能自發(fā)進行C．高溫下能自發(fā)進行 D．任意溫度下都能自發(fā)進行【答案】C【解析】反應(yīng)，若，則反應(yīng)可自發(fā)進行，，，因此T為較大正數(shù)時，反應(yīng)能自發(fā)進行，故答案為C?！咀兪?-1】對于化學(xué)反應(yīng)方向的確定不僅與焓變(ΔH)有關(guān)，也與溫度(T)、熵變(ΔS)有關(guān)，實驗證明，化學(xué)反應(yīng)的方向應(yīng)由ΔH?TΔS確定，若ΔH?TΔS<0，則自發(fā)進行，否則不能自發(fā)進行。下列說法中，正確的是A．反應(yīng)焓變是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素B．溫度、壓強一定時，熵增加的反應(yīng)一定能自發(fā)進行C．在溫度、壓強一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個化學(xué)反應(yīng)的方向D．固體的溶解過程只與焓變有關(guān)【答案】C【解析】A．反應(yīng)自發(fā)進行由焓變、熵變、溫度共同決定的，故A錯誤；B．溫度、壓強一定時，放熱的熵增加的反應(yīng)，ΔH<0，ΔS＞0，ΔH?TΔS<0，反應(yīng)一定能自發(fā)進行，故B錯誤；C．在溫度、壓強一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個化學(xué)反應(yīng)的方向，ΔH?TΔS<0，則能自發(fā)進行，ΔH?TΔS＞0則不能自發(fā)進行，故C正確；D．固體溶解主要是物理過程，體系的混亂度增大，所以是熵增的過程，與焓變無關(guān)，故D錯誤；故選C?！咀兪?-2】298K下，將1mol蔗糖溶解在1L水中，此溶解過程中體系的?G=?H－T?S和?S的變化情況是A．?G>0，?S<0B．?G<0，?S>0C．?G>0，?S>0D．?G<0，?S<0蔗糖從晶體變成溶液，混亂度增大，熵增加，故?S>0．【答案】B【解析】由于蔗糖溶解于水的過程是自發(fā)過程，所以△G=△H-T△S＜0；蔗糖從晶體變成溶液，混亂度增大，熵增加，所以△S＞0；故選：B。1．下列說法正確的是A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，因為吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應(yīng)的熵一定增大，非自發(fā)反應(yīng)的熵一定減小C．反應(yīng)能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的D．常溫下，反應(yīng)不能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的【答案】C【解析】A．焓變和熵變共同決定反應(yīng)是否自發(fā)，故不一定放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，也不一定吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的，A錯誤；B．焓變和熵變共同決定反應(yīng)是否自發(fā)，所以自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，非自發(fā)反應(yīng)的熵也不一定減小，B錯誤；C．該反應(yīng)能自發(fā)進行，則△G=△H-T△S＜0，該反應(yīng)為熵減反應(yīng)：△S＜0，要使該反應(yīng)△G=△H-T△S＜0，△H＜0，C正確；D．常溫下，反應(yīng)為熵增反應(yīng)，而該反應(yīng)不能自發(fā)進行，則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，焓變大于0，D錯誤；故選C。2．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)方向的說法正確的是A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)反應(yīng) B．非自發(fā)反應(yīng)任何條件都不能發(fā)生C．凡是熵增大的反應(yīng)都是自發(fā)反應(yīng) D．反應(yīng)是否自發(fā)與熵變和焓變都有關(guān)【答案】D【解析】A．若放熱反應(yīng)為熵減反應(yīng)，當溫度較高時，反應(yīng)不一定能自發(fā)進行，故A錯誤；B．非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能實現(xiàn)，電解就是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，故B錯誤；C．若熵增反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，在低溫時反應(yīng)難以自發(fā)進行，如碳酸鈣的分解，故C錯誤；D．反應(yīng)是否能自發(fā)進行，需要從焓判據(jù)和熵判據(jù)進行綜合分析，D正確；故選D。3．下列變化中的是A．固體溶于水 B．液態(tài)水變?yōu)樗魵釩． D．【答案】C【解析】A．固體物質(zhì)溶于水，其過程均屬于熵增加的過程即，A錯誤；B．液態(tài)物質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)物質(zhì)，其過程均屬于熵增加的過程，即，B錯誤；C．有氣體參加或生成的化學(xué)反應(yīng)，通?？捎煞磻?yīng)前后氣體分子數(shù)變化來判斷其熵變，在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物氣體分子數(shù)比生成物氣體分子數(shù)多的反應(yīng)，一般屬于熵減小的反應(yīng)，即，C正確；D．反應(yīng)物氣體分子數(shù)比生成物氣體分子數(shù)少的反應(yīng)，一般屬于熵增加的反應(yīng)，即，D錯誤。故選C。4．下列關(guān)于

的說法，正確的是A．該反應(yīng)的B．根據(jù)，低溫條件下反應(yīng)可以自發(fā)進行C．升高溫度，逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率減小，平衡逆向移動D．其他條件不變，增大壓強，平衡右移，平衡常數(shù)增大【答案】B【解析】A．由化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，屬于熵減反應(yīng)，其△S<0，故A錯誤；B．由△G=△H—T△S可知，該反應(yīng)的△S<0，△H<0，其在低溫條件下反應(yīng)可以自發(fā)進行，故B正確；C．升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都會增大，故C錯誤；D．增大壓強，平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)只受溫度的影響，故D錯誤；故本題選B。5．下列不屬于自發(fā)進行的變化是A．紅墨水加到清水中使整杯水變紅B．冰在室溫下融化成水C．向氫氧化鈉溶液中滴加鹽酸D．常溫常壓下，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石【答案】D【解析】A．紅墨水濃度大于水，微粒向濃度低的方向擴散，是自發(fā)進行的物理過程，A不符合題意；B．冰的熔點為0℃，水常溫下是液體，冰在室溫下融化成水，是自發(fā)進行的物理過程，B不符合題意；C．向氫氧化鈉溶液中滴加鹽酸為中和反應(yīng)，是自發(fā)過程，C不符合題意；D．石墨是比金剛石穩(wěn)定的單質(zhì)，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是吸熱反應(yīng)，且熵變小于0的反應(yīng)，因此常溫常壓下是非自發(fā)過程，D符合題意。故選D。6．下列關(guān)于自發(fā)反應(yīng)的敘述中，正確的是A．自發(fā)反應(yīng)的逆過程在相同條件下也必定是自發(fā)的B．鐵在潮濕的空氣中生銹屬于非自發(fā)反應(yīng)C．自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應(yīng)，而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過程D．自發(fā)反應(yīng)與外界條件無關(guān)【答案】C【解析】A．G為狀態(tài)函數(shù)，方程式變向，G變?yōu)橄喾磾?shù)，故自發(fā)反應(yīng)的逆過程為非自發(fā)反應(yīng)，A錯誤；B．鐵的生銹為放熱反應(yīng)，屬于自發(fā)反應(yīng)，B錯誤；C．自發(fā)過程包括自發(fā)化學(xué)反應(yīng)和自發(fā)物理過程，C正確；D．G=H-TS，G大小受溫度等外界條件影響，D錯誤；答案選C。7．下列過程屬非自發(fā)的是A．水由高處向低處流 B．室溫下水結(jié)成冰C．氣體從高密度處向低密度處擴散 D．煤氣的燃燒【答案】B【解析】自然界中水由高處向低處流是自發(fā)過程，故A不符合；室溫下冰的融化是自發(fā)過程，其逆向室溫下水結(jié)成冰是非自發(fā)的，故B符合；氣體從高密度處向低密度處擴散是自發(fā)過程，故C不符合；煤氣的燃燒是自發(fā)過程，故D不符合；故選B。8．碘鹽不斷受熱受潮易發(fā)生反應(yīng)，下列判斷正確的是A． B． C． D．【答案】D【解析】該反應(yīng)受熱易發(fā)生，則?H>0，正反應(yīng)的氣體分子數(shù)增加，則?S>0，故選：D。9．已知2A(g)3B(s)+C(g)

ΔH＜0，假設(shè)ΔH和ΔS不隨溫度而改變，下列說法中正確的是A．低溫下能自發(fā)進行B．高溫下能自發(fā)進行C．任何溫度下都能自發(fā)進行D．任何溫度下都不能自發(fā)進行【答案】A【解析】2A(g)3B(s)+C(g)

ΔH＜0，正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，ΔS<0，要使△H-T?△S＜0，則T為低溫，所以該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行，故選：A。10．下列反應(yīng)△S>0的是A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)【答案】D【解析】A．該反應(yīng)為氣體系數(shù)之和減小的反應(yīng)，ΔS＜0，A不符合題意；B．該反應(yīng)為氣體系數(shù)之和減小的反應(yīng)，ΔS＜0，B不符合題意；C．該反應(yīng)為氣體系數(shù)之和減小的反應(yīng)，ΔS＜0，C不符合題意；D．該反應(yīng)為氣體系數(shù)之和增大的反應(yīng)，ΔS＞0，D符合題意；綜上所述答案為D。11．對反應(yīng)的和判斷正確的是A．

B．

C．

D．

【答案】A【解析】根據(jù)反應(yīng)方程式可得，此反應(yīng)為銨鹽分解反應(yīng)，屬于吸熱反應(yīng)，故；反應(yīng)后氣體體積增大，故，A正確；答案選A。12．下列變化過程屬于熵增的是A．N2(g)+3H2(g)2NH3(g) B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)C．C(s)+CO2(g)=2CO(g) D．NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)【答案】C【解析】A．反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中，正反應(yīng)方向氣體體積減小，混亂度減小，熵減小，故A不符合題意；B．反應(yīng)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)中，正反應(yīng)方向離子濃度減小，混亂度減小，熵減小，故B不符合題意；C．反應(yīng)C(s)+CO2(g)=2CO(g)中，正反應(yīng)方向氣體的體積增大，混亂度增大，熵增大，故C符合題意；D．反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)中，正反應(yīng)方向氣體體積減小，混亂度減小，熵減小，故D不符合題意；答案選C。13．判斷一個化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性常用焓判據(jù)和熵判據(jù)，則在下列情況下，可以判定反應(yīng)一定能自發(fā)進行的是A．ΔH<0,ΔS>0 B．ΔH>0,ΔS>0 C．ΔH<0,ΔS<0 D．ΔH>0,ΔS<0【答案】A【解析】化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行,取決于焓變和熵變的綜合判據(jù),當ΔG=ΔH-