考點(diǎn)41化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

否知識(shí)整鄉(xiāng)

1.自發(fā)過(guò)程

(1)含義

在一定條件下，不需要借助外力就可以自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。

(2)特點(diǎn)

①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對(duì)外部做功或釋放熱量)；

②在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向(無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。

2.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)

(1)焰判據(jù)

放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低，AKO,具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。

但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，故只用婚變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向有一定的局限性。

(2)燧判據(jù)

①燧：衡量體系混亂程度的物理量，符號(hào)為S,單位為J-morLKT。

②熠的大小：同種物質(zhì)，三種聚集狀態(tài)下，嫡值由大到小的順序?yàn)镾(g)>S(l)>S(s)。

③燧判據(jù)：體系的混亂度增加，AS>0,反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。但有些燧減的過(guò)程也能自發(fā)進(jìn)行，故只

用牖變來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向也不全面。

(3)復(fù)合判據(jù)一自由能變化判據(jù)

在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向是反應(yīng)的焰變和燃變共同影響的結(jié)果，因此，把焰變

和嫡變判據(jù)結(jié)合起來(lái)組成的復(fù)合判據(jù)即自由能變化AG,更適合于所有過(guò)程的判斷。△G-H-TAS(T為

開爾文溫度)，AG的正、負(fù)決定著反應(yīng)的自發(fā)與否。

AS，

AH<0AH>0

AS>0AS>0

任何溫度下反應(yīng)高溫下反應(yīng)

都能自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行

AH<0AH>0AH

AS<0AS<0

低溫下反應(yīng)任何溫度下反應(yīng)

能自發(fā)進(jìn)行都不能自發(fā)進(jìn)行

①AH—7A5<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

②AH—7AS=0,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

③AH—TASX),反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

亶點(diǎn)考向,

考向化學(xué)反應(yīng)方向的判定

典例引領(lǐng)

典例1下列過(guò)程一定不能自發(fā)進(jìn)行的是

A.2N2O5(g)===4NO2(g)+02(g)AH>0

B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)AH<0

SS

C.(NH4)2CO3()===NH4HCO3()+NH3(g)A//>0

D.2CO(g)===2C(s)+O2(g)AH>0

【解析】A.AH>0,AS>0,在較高溫度下可滿足△〃一7AS<0,即在較高溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故

A不選；B.AH<0,AS<0,溫度較低時(shí)即可滿足AH—TZS<0,能自發(fā)進(jìn)行，故B不選；C.AH>0,AS>

0,在較高溫度下可滿足△〃一TAS<0,即在較高溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故C不選；D.AH>0,AS<0,

一般情況下AG=A”-7AS>0,不能自發(fā)進(jìn)行，故選D。

【答案】D

變式拓展

1.已知反應(yīng)2co(g)^=2C(s)+Ch(g)的△以為正值，AS為負(fù)值，設(shè)A8和AS不隨溫度的改變而改變。則下

列說(shuō)法中，正確的是

A.低溫下是自發(fā)變化

B.高溫下是自發(fā)變化

C.低溫下是非自發(fā)變化，高溫下是自發(fā)變化

D.任何溫度下是非自發(fā)變化

變、煽變和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響

AHASNH—TNS反應(yīng)情況

-+始終是負(fù)值在任何溫度下反應(yīng)均自發(fā)進(jìn)行

+—始終是正值在任何溫度下反應(yīng)均非自發(fā)進(jìn)行

++低溫為正高溫為負(fù)低溫時(shí)非自發(fā)，高溫時(shí)自發(fā)

--低溫為負(fù)高溫為正低溫時(shí)自發(fā)，高溫時(shí)非自發(fā)

、聲點(diǎn)沖關(guān)*"

1.下列說(shuō)法不正確的是

A.焰變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)

B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的嫡值，其體系的混亂程度越大，燧值越大

C.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)是放熱還是吸熱

D.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焰變和燧變的共同影響有關(guān)

1

2.已知：(NH4)2CO3(S)——NH4HCO3(s)+NH3(g)AH=+74.9kJ.mol-,下列說(shuō)法中正確的是

A.該反應(yīng)中燧變、焰變皆大于0

B.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此一定不能自發(fā)進(jìn)行

C.碳酸鹽分解反應(yīng)中嫡增加，因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定自發(fā)進(jìn)行

D.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)，不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)

3.下列變化過(guò)程中，AS<0的是

A.氯化鈉溶于水中

B.NH3(g)與HCl(g)反應(yīng)生成NHQKs)

C.干冰(CO2)的升華

D.CaCO3(s)分解為CaO(s)和CO2(g)

4.某反應(yīng)2AB(g)^=iC(g)+3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的正反

應(yīng)的AH、AS應(yīng)為

A.AH<0,AS>0B.AH<0,AS<0

C.A/f>0,AS>0D.NH>0,AS<0

5.下列反應(yīng)中，一定不能自發(fā)進(jìn)行的是

11

A.2KC1O3(S)===2KC1(S)+3O2(g)A/f=-78.03kJ-moFAS=1110J-moP'-K"

B.CO(g)===C(石墨)+；Ch(g)AH=110.5kJmol1-89.36J-moF'-K*1

111

C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(1)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)Atf=-444.3kJ-moFAS=-280.1J-moF.^

1

D.NH4HCO3(S)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(1)AH=37.30kJmorAS=

184.05J-mor'-K"1

6.在一定條件下，對(duì)于反應(yīng)：mA(g)+nB(g)=ScC(g)+dD(g),C物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(C%)與溫度、壓強(qiáng)的

關(guān)系如圖，下列判斷正確的是

A.AH<0AS>0B.AH>0AS<0

C.AH>0AS>0D.AH<0AS<0

7.下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)預(yù)測(cè)正確的是

選項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)方程式已知條件預(yù)測(cè)

AM(s)——X(g)+Y(s)AH>0它是非自發(fā)反應(yīng)

BW(s)+xG(g)—2Q(g)AH<0,自發(fā)反應(yīng)x可能等于1、2、3

C4X(g)+5Y(g)=4W(g)+6G(g)能自發(fā)反應(yīng)AH一定小于0

D4M(s)+N(g)+2W(l)—4Q(s)常溫下，自發(fā)進(jìn)行AH>0

8.選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝技術(shù)是一種成熟的NO.、.控制處理方法。這種方法是指在有氧條件下且

合適的溫度范圍內(nèi)，用還原劑NH3在催化劑的作用下將NO*有選擇性地還原為氮?dú)夂退?，主要反?yīng)式如

下：

反應(yīng)I：|一|NH3(g)+4NO(g)+O2(g大~|N2(g)+|一|H2O(g)Aft=akJmoF1

1

反應(yīng)H：4NH3(g)+2NO2(g)+O2(g)?=^3N2(g)+6H2O(g)AH2=Z>kJ-moF

當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)發(fā)生以下副反應(yīng)：

1

反應(yīng)m：2NH3(g)+2O2(g)^^N2O(g)+3H2O(g)Aft=ckJmol

1

反應(yīng)IV：4NH3(g)+5O2(g)^^4NO(g)+6H2O(g)AH4=</kJmor

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

（1）配平反應(yīng)I的化學(xué)方程式:

［NH3（g）+4NO（g）+O2（g）=^□N2（g）+QH2O（g）

（2）研究反應(yīng)II的平衡常數(shù)（3與溫度（7）的關(guān)系，得到如圖甲所示的關(guān)系。

①反應(yīng)II的平衡常數(shù)表達(dá)式為o

②反應(yīng)II能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是o

（3）反應(yīng)2NO（g）+O2（g）^=^2NO2（g）的△〃=kJ-mo「1（用含〃、b、d的式子表示）。

（4）為研究NR選擇性催化還原脫硝的反應(yīng)條件，某科研小組通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，分別得出脫硝率與溫

NH.

度、氨氮比的關(guān)系［其中后表示氨氮比，。2%表示氧氣含量］。

100100

9090

8o8o

%

*7o7o/

、?

替6o6o

軾

誑

5o5o如

春4o4og

S0

O3o3oZ

N

2O2O

1010

0

260280300320340360380400420

溫度/七

乙

1

00

90

次%

80

、

、

梅

替7090

型

浮6070

窿

望50507=380霓

S40S30

OONH3,

3010NO；"10O

N20N

10

。

1.02.03.04.05.0

O2%

丁

①圖乙中，當(dāng)溫度高于405℃后，NO%的脫除率會(huì)逐漸減小，原因是

②圖丙中，最佳氨氮比為2.0,理由是o

（5）請(qǐng)?jiān)趫D丁中，用實(shí)線畫出不使用催化劑情況下（其他條件完全相同）的圖示。

直通高考

1.［江蘇］［雙選］在體積均為1.0L的兩恒容密閉容器中加入足量的相同的炭粉，再分別加入0.1molCO2

和0.2mol82,在不同溫度下反應(yīng)C02（g）+C（s）=2co（g）達(dá)到平衡，平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量濃度c（CO2）

隨溫度的變化如圖所示（圖中I、II、III點(diǎn)均處于曲線上）。下列說(shuō)法正確的是

0.08卜二

0,04[

110013001500

A.反應(yīng)CO2（g）+C（s）==2CO（g）的AS>0、A//<0

B.體系的總壓強(qiáng)p&:p總（狀態(tài)II）>2p總（狀態(tài)I）

c.體系中c（co）：e（co,狀態(tài)n）<2c（co,狀態(tài)ni）

D.逆反應(yīng)速率V逆：v逆（狀態(tài)I）>v逆（狀態(tài)III）

2.下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是

A.（江蘇高考）反應(yīng)NH3（g）+HCl（g）=NH4Cl（s）在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的AH<0

B.（江蘇高考）CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)的A?<0

C.（江蘇高考）一定溫度下，反應(yīng)MgCL⑴=Mg⑴+Cb（g）的AH>0、^S>0

D.（天津高考）Na與H2O的反應(yīng)是牖增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行

棄參考答案,

變式拓展

---------------

1.【答案】D

【解析】題中反應(yīng)的為正值，AS為負(fù)值，則AG=AH-7AS>0恒成立，所以任何溫度下反應(yīng)都不能自發(fā)

進(jìn)行。

考點(diǎn)沖關(guān)

---------------

1.【答案】C

【解析】一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行要由該反應(yīng)的滴變和蛤變共同判斷，C項(xiàng)錯(cuò)誤。

2.【答案】A

【解析】由方程式可知，該反應(yīng)分解有氣體生成，是一個(gè)埼增的過(guò)程，AS>0,AH>0,A正確；B項(xiàng)中當(dāng)

△H-TAS<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，錯(cuò)誤；碳酸鈉、碳酸鉀穩(wěn)定性好，不能自發(fā)進(jìn)行分解，C錯(cuò)誤；烙變

和嫡變共同決定化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，D錯(cuò)誤。

3.【答案】B

【解析】A.氯化鈉溶于水中，固體變成溶液，混亂度增大，AS>0,故A錯(cuò)誤；B.NH3(g)與HCl(g)反應(yīng)

生成NH4cl(s),氣體體積減小，反應(yīng)后嫡變減小，AS<0,故B正確；C.干冰(CO2)的升華，混亂度增大，

AS>0,故C錯(cuò)誤；D.CaC03(s)分解為CaO(s)和CCh(g),氣體體積增大，混亂度增大，A5>0,故D錯(cuò)

、口

7天。

4.【答案】C

【解析】反應(yīng)2AB(g)=^C(g)+3D(g)的正反應(yīng)為氣體總分子數(shù)增加的反應(yīng)，則有AS>0。在高溫時(shí)能

自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明正反應(yīng)高溫時(shí)的△"-TASV0,而低溫時(shí)的AH—7AS>

0,從而可得AH>0。

【易錯(cuò)提醒】反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷誤區(qū)

(1)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，需要綜合考慮蛤變和嫡變對(duì)反應(yīng)的影響。

(2)復(fù)合判據(jù)AH-TAS<0的反應(yīng)不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生。

(3)自發(fā)反應(yīng)的嫡不一定增大，非自發(fā)反應(yīng)的嫡也不一定減小。

5.【答案】B

【解析】A項(xiàng)，反應(yīng)為放熱的精增加反應(yīng)，一定能自發(fā)進(jìn)行；C項(xiàng)，常溫、常壓下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；D

項(xiàng)，常溫、常壓下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

6.【答案】A

【解析】采取定一議二法分析，由圖像可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越鬲，C物質(zhì)的濃度越小，說(shuō)明升鬲溫

度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)越高，C物質(zhì)的濃度越小，說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方

向移動(dòng)，據(jù)此答題。

由圖像可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高，C物質(zhì)的濃度越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，升高

溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即AHVO;溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)越高，C物質(zhì)的

濃度越小，說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即△$>(),故

A正確。故選A。

【點(diǎn)睛】對(duì)于化學(xué)平衡的有關(guān)圖象問(wèn)題可以采用定一議二的方法，當(dāng)圖象中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量

不變，再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。

7.【答案】B

【解析】根據(jù)復(fù)合判據(jù)：AG=AH-r-AS,M(s)：-X(g)+Y(s),固體分解生成氣體，為滴增反應(yīng)，AH>0,

在高溫下，能自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤；W(s)+xG(g)===2Q(g)AH<0,能自發(fā)進(jìn)行，若精增，任何溫度下都能

自發(fā)進(jìn)行，若滴減，在低溫條件下能自發(fā)進(jìn)行，所以，G的計(jì)量數(shù)不確定，x等于1、2或3時(shí)，都符合

題意，B正確；4X(g)+5Y(g>=4W(g)+6G(g)是埼增反應(yīng)，當(dāng)AFDO時(shí)，在高溫下可能自發(fā)進(jìn)行，C錯(cuò)誤;

4M(s)+N(g)+2W(l)^=4Q(s)為炳減反應(yīng)，常溫下能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤。

8.【答案】⑴446

C3(N)-C6(HO).、3?！?6+d

(2)①222②高溫

42(3)--------------

C(NH3).C(NO2)-C(O2)4

(4)①溫度過(guò)高時(shí)，NH3會(huì)與02發(fā)生副反應(yīng)生成N2O、NO

②氨氮比從2.0到2.2,脫硝率變化不大，但氨的濃度增加較大，成本提高

5)

【解析】(1)根據(jù)方程式可知NH3中氮元素化合價(jià)從一3價(jià)升高到0價(jià)，NO中氮元素化合價(jià)從+2價(jià)

降低到0價(jià)，Ch中氧元素化合價(jià)從0價(jià)降低到一2價(jià)，根據(jù)電子得失守恒以及原子守恒可配平方程式為

4NH3(g)+4N0(g)+02(g)i——MN2(g)+6H2O(g)。

(2)①化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的氟之積和反應(yīng)物濃度

C3(N)-C6(HO)

的賽之積的比值，根據(jù)方程式可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為22②根據(jù)圖

K=42

C(NH3).C(NO2)-C(O2)

像可知，升高溫度平衡常數(shù)增大，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，A//>0o由于正反應(yīng)是嫡值增大的反應(yīng)，則

根據(jù)\G=NH-T-\S可知滿足自發(fā)進(jìn)行的條件應(yīng)該是高溫。

(3)已知反應(yīng)①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)^^4N2(g)+6H2O(g)AHi=akJ-moP1,②4NH3(g)+2NCh(g)

1

+o2(g)^^3N2(g)+6H2O(g)NH2=bkJmol_,③4NH3(g)+5C)2(g)7——^4NO(g)+6H2O(g)AH4=d

1

kJ-mol-,根據(jù)蓋斯定律可知，①x3+③-②x4即可得到