2.3化學反應進行的方向知識圖譜知識精講一．自發(fā)過程與自發(fā)反應1．自發(fā)過程（1）含義：在一定條件下，不用借助于外力就可以自動進行的過程。（2）特點：A．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能量）。B．在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，即熵增原理。2．自發(fā)過程與非自發(fā)過程自發(fā)過程自發(fā)過程非自發(fā)過程定義在一定條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的過程在一定條件下，需要借助光、電等外部力量才能發(fā)生的過程特點高能狀態(tài)→低能狀態(tài)低能狀態(tài)→高能狀態(tài)舉例水由高處流向低處；熱由高溫物體傳向低溫物體利用水泵將水由低處引向高處關系如果一個過程正向是自發(fā)的，則其逆向通常是非自發(fā)的【特別提示】自發(fā)過程在某一特定的條件下，有明確的方向性，要逆向進行時必須借助外界做功，具有做功的本領。3．自發(fā)反應（1）定義：在給定條件下，能自發(fā)地進行到顯著程度的反應稱為自發(fā)反應。如鐵器暴露在潮濕的空氣中生銹，甲烷和氧氣的混合氣體遇火會爆炸等。（2）特征：自發(fā)反應是一類特殊的自發(fā)過程；自發(fā)反應具有方向性，即反應的某個方向在給定條件下是自發(fā)進行的，則其逆反應在該條件下一定是非自發(fā)的。4．非自發(fā)反應：不能自發(fā)地進行，必須借助于某種外力才能進行的反應稱為非自發(fā)反應?！咎貏e提示】（1）自發(fā)反應和非自發(fā)反應是可以相互轉(zhuǎn)化的，某一條件下的自發(fā)反應可能在另一條件下是非自發(fā)反應。如是常溫下的自發(fā)反應，而在高溫條件下其逆反應才是自發(fā)反應。（2）自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應；而自發(fā)反應一定是自發(fā)過程。二．化學反應進行方向的判據(jù)1．焓判據(jù)（1）概念：自發(fā)過程的體系總是趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)化為低能狀態(tài)（這時體系往往會對外做功或釋放能量），表現(xiàn)為焓變，這一經(jīng)驗規(guī)律即為焓判據(jù)，又稱能量判據(jù)。①用焓變來判斷反應進行的方向。②放熱反應過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的趨向。（2）反應焓變與反應方向的關系：反應焓變與反應方向的關系反應焓變與反應方向的關系多數(shù)放熱反應()能自發(fā)進行。如有不少吸熱反應()能自發(fā)進行。如有一些吸熱反應在室溫下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行。如結(jié)論反應焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素，但不是唯一因素。只根據(jù)焓變來判斷反應進行的方向是不全面的。2．熵判據(jù)（1）熵概念：用來量度體系混亂度的一個物理量，符號為S，單位為。（2）熵變：系統(tǒng)發(fā)生變化前后體系熵的變化叫作熵變，用ΔS表示。表達式：（3）熵值大小判據(jù)①物質(zhì)的混亂度：體系的混亂度越大，熵值越大；②同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同；③物質(zhì)的存在狀態(tài)，同一物質(zhì)：。（4）熵增原理與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增加，即熵變（符號）大于零（填“大于”“小于”或“等于”）。（5）熵判據(jù)：用熵變來判斷反應進行的方向。（6）熵變的判斷①氣體體積增大的反應，熵增加；②氣體體積減小的反應，熵減小。（7）自發(fā)反應與熵變的關系：①許多熵增加的反應在常溫、常壓下可以自發(fā)地進行。如產(chǎn)生氣體的反應，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應，熵變都是正值，為熵增加反應。例如：②有些熵增加的反應在常溫、常壓下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下可以自發(fā)進行。例如：③少數(shù)熵減的反應在一定條件下也可能自發(fā)進行。例如：所以熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的又一個因素，但也不是唯一因素。只用來判斷反應的自發(fā)性是不全面的。3．復合判據(jù)（1）復合判據(jù)（自由能判據(jù)）：為了更準確判斷化學反應進行的方向，把焓判據(jù)和熵判據(jù)結(jié)合起來組成復合判據(jù)——自由能變化（）判據(jù)，（T為開爾文溫度）。在溫度、壓強一定的條件下，的正、負決定著反應的自發(fā)與否。（2）與反應能否自發(fā)進行的關系：①，反應能自發(fā)進行；②，反應達到平衡狀態(tài)；③，反應不能自發(fā)進行。（3）有關規(guī)律（如右圖所示）：①（第二象限），放熱的熵增大反應一定能自發(fā)進行；②（第四象限），吸熱的熵減小反應一定不能自發(fā)進行；③（第一象限），吸熱的熵增大反應在高溫時可能自發(fā)進行；④（第三象限），放熱的熵減小反應在低溫時可能自發(fā)進行?！咎貏e提示】利用自由能變化結(jié)合四個象限來判斷化學反應進行的方向非常方便、快捷；當焓變與熵變的符號一致，利用自由能變化計算反應自發(fā)進行所需的溫度時，要注意單位的統(tǒng)一。（4）理解復合判據(jù)應注意以下四點：①焓變與熵變共同影響一個化學反應在一定條件下能否自發(fā)進行。②焓和熵的變化都只取決于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無關。③反應方向的判斷與反應條件有關，不能隨意將常溫、常壓下的結(jié)論用于其他溫度、壓強下的反應。④反應發(fā)生的條件有多種，這個判據(jù)只能用于溫度、壓強一定的條件下的反應，不能用于其他條件（如溫度、體積一定）下的反應。三．判斷反應進行的程度1．如果一個化學反應的平衡常數(shù)的數(shù)值在左右，通常認為，反應可以進行得比較完全；相反，一般，如果一個化學反應的平衡常數(shù)的數(shù)值在左右，則認為這個反應很難進行。2．判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)在溫度一定的條件下，判斷一個化學反應是否達到平衡的根據(jù)是：計算出來某一時刻該反應的濃度商，將其與平衡常數(shù)K進行比較，如果二者相等，則說明反應已達到平衡狀態(tài)，否則該反應處于非平衡狀態(tài)。如果反應中有固體或純液體參加，則它們的濃度不列入平衡常數(shù)表達式中，一般步驟為設任一時刻的濃度商（即同樣應用K的計算式，但為某一時刻的）為若＝K，說明反應平衡；>K，說明反應向逆向進行；<K，說明反應向正向進行。3．利用K判斷反應的熱效應其他條件不變時，若正反應是吸熱反應，由于升高（或降低）溫度時平衡向正（或逆）反應方向移動，K值增大（或減小）；若正反應是放熱反應，由于升高（或降低）溫度時平衡向逆（或正）反應方向移動，K值減?。ɑ蛟黾樱凰詼囟壬邥r平衡常數(shù)可能增大，也可能減小，但不會不變。三點剖析一．考點：1．了解放熱反應的自發(fā)性和某些吸熱反應的自發(fā)性。2．通過“有序”和“無序”的對比，理解熵的概念。3．初步了解焓變和熵變對化學反應方向的影響，能用焓變和熵變說明化學反應的方向。二．重難點：1．焓判據(jù)，放熱過程中體系能量降低，ΔH<0，反應具有自發(fā)進行的傾向。2．熵判據(jù)，在密閉條件下，體系有自發(fā)地向混亂度增加（ΔS>0）的方向轉(zhuǎn)變的傾向。3．同一物質(zhì)由固態(tài)（s）→液態(tài)（l）→氣態(tài)（g）的過程為熵值增大的過程，ΔS>0。反之，為熵值減小的過程，ΔS<0。4．當ΔH<0，ΔS>0，反應能自發(fā)進行；當ΔH>0，ΔS<0，反應不能自發(fā)進行。5．數(shù)學象限法判斷化學反應的自發(fā)性：（如圖）【特別提示】當反應的焓變和熵變的影響相反時，如果兩者相差懸殊，某一因素可能占主導地位，若兩者相差不大時，溫度有可能對反應的方向起決定性作用。三．易錯點：1．不能片面地用焓判據(jù)、熵判據(jù)孤立判斷。2．不能忽視溫度在大多數(shù)化學反應方向判斷中的作用。3．不能錯誤認為“自發(fā)反應”不需要任何條件。4．不能籠統(tǒng)認為吸熱反應、熵減反應一定不自發(fā)。5．不能忽視ΔH、T、ΔS單位的協(xié)調(diào)一致。焓變和熵變例題1、下列過程的熵變，判斷不正確的是（）A.溶解少量食鹽于水中，ΔS＞0B.純碳和氧氣反應生成CO(g)，ΔS＞0C.H2O(g)變成液態(tài)水，ΔS＞0D.CaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g)，ΔS＞0例題2、下列自發(fā)反應可用焓判據(jù)來解釋的是（）A.ΔH＝＋56.7kJ·mol－1B.ΔH＝＋74.9kJ·mol－1C.ΔH＝－572kJ·mol－1D.ΔH＝＋178.2kJ·mol－1例題3、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.煤氣的燃燒隨練1、下列關于化學反應的敘述正確的是（）A.ΔH＞0的化學反應一定不能自發(fā)進行B.反應的熵(體系混亂度)增大(即ΔS＞0)C.非自發(fā)反應在任何條件下都不能發(fā)生D.熵增加且放熱的反應一定是自發(fā)反應隨練2、25℃，KNO3的飽和水溶液物質(zhì)的量濃度是6mol·L－1。若將1mol固體KNO3置于1L水中，則KNO3變成鹽溶液過程為（）A.自發(fā)B.不自發(fā)C.可逆D.不能確定復合判據(jù)例題1、（1）化學反應：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝178.2kJ·mol－1ΔS(298K)＝169.6J·mol－1·K－1，常溫下該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行，CaCO3分解反應要自發(fā)進行，溫度T應高于________K。（2）化學反應：，在298K、101kPa下，ΔH＝－113.0kJ·mol－1，ΔS＝－145.3J·mol－1·K－1，反應在該條件下________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。例題2、在298K時，NaCl在水中的溶解度為26g。如將1molNaCl溶解在1L水中，此溶解過程中體系的ΔH－TΔS和熵如何變化（）A.ΔH－TΔS＞0，ΔS＞0B.ΔH－TΔS＜0，ΔS＞0C.ΔH－TΔS＞0，ΔS＞0D.ΔH－TΔS＜0，ΔS＜0例題3、二氧化碳捕集、存儲和轉(zhuǎn)化是當今化學研究的熱點問題之一。（1）用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應：，該反應的ΔH________0，ΔS________0(選填“＞”、“＜”或“＝”)，在低溫下，該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。（2）CO2轉(zhuǎn)化途徑之一是利用太陽能或生物質(zhì)能分解水制H2，然后將H2與CO2轉(zhuǎn)化為甲醇或其他化學品。你認為該方法需要解決的技術問題有________。a．開發(fā)高效光催化劑b．將光催化制取的氫氣從反應體系中有效分離，并與CO2發(fā)生催化轉(zhuǎn)化c．二氧化碳及水資源的供應隨練1、已知反應的ΔH為正值，ΔS為負值。設ΔH和ΔS不隨溫度而變，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.低溫下不能自發(fā)進行，高溫下能自發(fā)進行D.任何溫度下都不能自發(fā)進行隨練2、工業(yè)上用赤鐵礦生產(chǎn)鐵，可以選擇的還原劑有C和H2。根據(jù)所學知識判斷：哪一種還原劑可使反應自發(fā)進行的溫度較低？_________________________。已知：ΔH＝＋233.8kJ·mol－1，ΔS＝＋0.279kJ·mol－1·K－1ΔH＝＋98kJ·mol－1，ΔS＝＋0.1442kJ·mol－1·K－1拓展1、下列說法正確的是（）A.能自發(fā)進行的反應一定能迅速發(fā)生B.反應ΔH＝＋185.57kJ·mol－1，能自發(fā)進行，是因為體系有自發(fā)地向混亂度增大的方向轉(zhuǎn)變的傾向C.因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變或熵變均可以單獨作為判斷反應能否自發(fā)進行的判據(jù)D.在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向2、知道了某過程有自發(fā)性之后，則（）A.可判斷出過程的方向B.可確定過程是否一定會發(fā)生C.可預測過程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過程的熱效應3、在一定條件下，對于反應，C物質(zhì)的百分含量(C%)與溫度、壓強的關系如圖所示，下列判斷正確的是（）A.ΔH＜0ΔS＞0B.ΔH＞0ΔS＜0C.ΔH＞0ΔS＞0D.ΔH＜0ΔS＜04、某化學興趣小組專門研究了氧族元素及其某些化合物的部分性質(zhì)，所查資料信息如下：①酸性：H2SO4＞H2SeO4＞H2TeO4②氧、硫、硒與氫氣化合越來越難，碲與氫氣不能直接化合③由某元素的單質(zhì)生成等物質(zhì)的量的氫化物的焓變情況如圖所示。請回答下列問題：（1）H2與S化合的反應________熱量(填“放出”或“吸收”)。（2）已知H2Te分解反應的ΔS＞0，請解釋為什么Te和H2不能直接化合：_________________________________________________________________。（3）上述資料信息中能夠說明硫元素的非金屬性強于硒元素的是________(填序號)。

答案解析焓變和熵變例題1、【答案】C【解析】H2O(g)變成H2O(l)ΔS＜0。例題2、【答案】C【解析】焓判據(jù)是指ΔH＜0的反應，一般是自發(fā)的。只有C項符合題意。例題3、【答案】B【解析】自然界中水由高處向低處流、煤氣的燃燒、氣體從高密度處向低密度處擴散、室溫下冰的融化都是自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的。隨練1、【答案】D【解析】A選項反應是否自發(fā)進行由ΔG＝ΔH－TΔS決定，ΔH＞0的吸熱反應有的也能自發(fā)進行，如碳酸氫銨的分解反應；B選項對應的反應為熵減少的反應；C選項非自發(fā)反應在改變溫度的條件下使ΔG＜0，則反應就能自發(fā)進行。隨練2、【答案】A【解析】電解質(zhì)溶解于水是自發(fā)進行的過程。復合判據(jù)例題1、【答案】（1）不能；1051（2）能【解析】（1）298K時，ΔH－TΔS＝178.2kJ·mol－1－298K×169.6×10－3kJ·mol－1·K－1＝128kJ·mol－1＞0，故常溫下反應不能自發(fā)進行。當ΔH－TΔS＝0時，T＝eq\f(ΔH,ΔS)＝eq\f(178.2kJ·mol－1,169.6×10－3kJ·mol－1·K－1)＝1051K，故當T＞1051K時，ΔH－TΔS＜0，反應才能自發(fā)進行。（2）298K時，ΔH－TΔS＝－113.0kJ·mol－1－298K×(－145.3×10－3kJ·mol－1·K－1)＝－69.7kJ·mol－1＜0，因此該條件下反應能自發(fā)進行。例題2、【答案】B【解析】NaCl(s)溶解于水中是自發(fā)進行的過程，故ΔH－TΔS＜0；NaCl(s)===NaCl(aq)，體系的混亂度增大，ΔS＞0。例題3、【答案】（1）＞；＞；不能（2）ab【解析】該反應是分解反應，且CO燃燒時放熱，所以該反應為吸熱反應，即ΔH＞0，因該反應氣體的物質(zhì)的量增多，所以ΔS＞0。ΔG＝ΔH－TΔS＜0時，反應可自發(fā)進行，所以在低溫下，該反應不能自發(fā)進行。隨練1、【答案】D【解析】根據(jù)復合判據(jù)ΔH－TΔS＜0時反應自發(fā)進行，ΔH－TΔS＞0時，反應非自發(fā)進行，又因為ΔH＞0，ΔS＜0，T＞0，故ΔH－TΔS＞0，則此反應為非自發(fā)進行的反應。隨練2、【答案】用H2作還原劑時反應自發(fā)進行的溫度較低【解析】根據(jù)ΔH－TΔS＝0為平衡狀態(tài)，ΔH－TΔS＜0為自發(fā)狀態(tài)，故T＞eq\f(ΔH,ΔS)時該反應能自