1、第四節(jié)化學反應進行的方向學習目標定位了解自發(fā)過程和自發(fā)反應的主要特點，了解焓判據(jù)、熵判據(jù)的含義，會用焓變和熵變判斷反應進行的方向。一自發(fā)過程和自發(fā)反應1.根據(jù)是否有外力作用，過程可分為自發(fā)過程和非自發(fā)過程。自發(fā)過程是在一定條件下，不借助外力而自發(fā)進行的過程?；卮鹣铝袉栴}：(1)下列現(xiàn)象的發(fā)生，你認為是自發(fā)過程的是_(填字母)。A.水由高處往低處流 B.氣溫升高冰雪融化C.室溫下，水自動結成冰 D.生銹的鐵變光亮答案AB(2)自發(fā)過程具有的特點能量角度體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或者釋放熱量)。混亂度角度體系趨向于從有序狀態(tài)轉變?yōu)闊o序狀態(tài)。2.有下列化學反應：白磷自燃、氯化

2、氫分解、煤燃燒、鈉與水反應、酸堿中和反應，其中屬于能自發(fā)進行的化學反應(簡稱自發(fā)反應)的是，屬于放熱反應的是。歸納總結關于自發(fā)反應的理解二化學反應進行的方向與焓變、熵變的關系1.化學反應進行的方向與焓變的關系(1)分析下列反應進行的方向與H之間的關系：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸堿中和反應是放熱反應，H0，常溫下能自發(fā)進行。2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，該反應是放熱反應，H0，該反應在常溫下能自發(fā)進行。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0，該反應在常溫下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下能自發(fā)進行。(2)自發(fā)反應與焓變的關系多

3、數(shù)自發(fā)進行的化學反應是放熱反應，但也有很多吸熱反應能自發(fā)進行，因此，反應焓變是與反應進行的方向有關的因素之一，但不是決定反應能否自發(fā)進行的唯一因素。2.化學反應進行的方向與熵變的關系(1)熵的概念自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉變?yōu)闊o序，體系的混亂度增大。體系的混亂度常用熵來描述，熵的概念是表示體系的混亂或無序程度的物理量，其符號為S。熵值越大，體系的混亂度越大。(2)影響熵大小的因素同一條件下，不同的物質熵值不同。同一物質的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關，如對同一種物質不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)S(l)S(s)。物質的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大。(3)熵判據(jù)在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致

4、體系的熵增大，即熵變(符號S)大于零，這個原理叫做熵增原理。在用熵變來判斷過程的方向時，就稱為熵判據(jù)。當S0時，反應為熵增反應，在一定條件下能自發(fā)進行。當S0時，反應為熵減反應，在一定條件下不能自發(fā)進行。(4)反應熵變是與反應進行的方向有關的因素之一，但不是決定反應能否自發(fā)進行的唯一因素。如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 Jmol1K1，上述反應為熵減少的反應，但在一定條件下，該反應也能自發(fā)進行。說明“熵判據(jù)”也具有一定的局限性。歸納總結化學反應進行的方向與焓變、熵變的關系(1)從焓變(能量)角度：H0，有利于反應自發(fā)進行。(3)在實際的化學反應中，若

5、H與S符號相同時，對化學反應的方向的影響作用出現(xiàn)矛盾，因此，在分析一個具體化學反應自發(fā)進行的方向時，不能孤立地使用焓判據(jù)或熵判據(jù)來分析，否則，可能會得出錯誤的結論。1.下列自發(fā)反應可用焓判據(jù)來解釋的是()A.2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1B.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1D.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJmol1答案C解析從焓變的角度分析，化學反應由高能狀態(tài)向低能狀態(tài)轉化，使體系能量降低的趨勢，表現(xiàn)為放熱反應較

6、易進行。2.碳銨(NH4HCO3)在室溫下就能自發(fā)地分解產生氨氣，下列有關說法中正確的是()A.碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大B.碳銨分解是因為外界給予了能量C.碳銨分解是吸熱反應，根據(jù)焓判據(jù)，不能自發(fā)分解D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解答案A解析本題考查化學反應進行方向的判據(jù)，放熱反應常常是容易進行的過程，吸熱反應有些也是自發(fā)反應；自發(fā)反應的熵不一定增大，可能減小，也可能不變。過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，是否能實現(xiàn)還要看具體的條件。故選A。三化學反應進行的方向與自由能變化的關系1.用焓變和熵變的復合判據(jù)判斷反應的方向(1)由焓判據(jù)知放熱反應是易進行的；由熵判據(jù)知熵值

7、增加是自發(fā)的。很多情況下用不同的判據(jù)判定同一個反應，可能會出現(xiàn)相反的判斷結果。(2)體系的自由能變化(符號為G，單位為kJmol1)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學反應自發(fā)進行的方向的判斷，GHTS。(3)在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應總是向GHTS0的方向進行，直到達平衡狀態(tài)。HTS0反應不能自發(fā)進行2.已知反應：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298 K、101 kPa的條件下，其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。該反應_(填“能”或“不能”)用于消除汽車尾氣中的NO，理由為_。答案能該反應的HTS69.7 kJmol10，說明該

8、反應在理論上是可行的，所以能用于消除汽車尾氣中的NO解析GHTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJmol1K1)69.7 kJmol10，故理論上該反應能自發(fā)進行。歸納總結化學反應進行的方向與自由能變化的關系1.復合判據(jù)判斷反應方向的有關規(guī)律(1)當H0，則G0，S0，反應一定不能自發(fā)進行。(3)當H0，S0或H0，S”、“”、“”、“0，S0，則：該反應常溫下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。據(jù)本題反應數(shù)據(jù)分析，溫度_(填“能”或“不能”)成為反應方向的決定因素。(4)已知CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g)H218 kJmol1，該反應能夠

9、自發(fā)進行的反應條件是_。(5)某吸熱反應能自發(fā)進行，則該反應的S_(填“”或“不能(2)解析(1)該反應為吸熱反應，化學反應后氣體的化學計量數(shù)之和增加，所以H0，故GHTS0，反應不能自發(fā)進行。(2)因為S0，且GHTS0，故H0，S0，屬于熵增加的吸熱反應，故在高溫下該反應能夠自發(fā)進行。(4)自發(fā)反應的條件是HTS0，即H0，故T，即T值較大，該反應應在高溫下進行。(5)吸熱反應能自發(fā)進行，即H0，HTS0，故S0。1.下列關于焓變與反應方向的敘述中正確的是()A.化學反應的焓變與其反應的方向無關B.化學反應的焓變直接決定了反應的方向C.反應焓變?yōu)檎禃r不利于反應自發(fā)進行D.焓變?yōu)樨撝档姆磻?/p>

10、都能自發(fā)進行答案C解析可逆反應的兩個反應其焓變的數(shù)值相等，但是符號(變化趨勢)相反，故A項錯誤；焓變對反應方向有直接影響，但不能決定反應進行的方向，B項錯誤；焓變?yōu)樨撝档姆磻鄶?shù)能自發(fā)進行，但有的也不是自發(fā)反應，D項錯誤；焓變?yōu)檎?，吸收熱量，體系能量升高，不利于反應自發(fā)進行，C項正確。2.下列說法完全正確的是()A.自發(fā)進行的反應均是放熱反應B.S為正值的反應均能自發(fā)進行C.物質的量增加的反應，S為正值D.CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：S0答案D解析有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)，故A錯；熵變與反應的自發(fā)性有關

11、，但不能獨立地作為反應是否自發(fā)的判據(jù)，故B錯；物質的量增加的反應，其混亂度不一定增加，即S不一定為正值，如2H2S(g)O2(g)=2H2O(l)2S(s)，故C錯；CaCO3(s)的分解產生了氣體，為熵增加反應，故D正確。3.已知在等溫等壓條件下，化學反應方向的判據(jù)為HTS0反應不能自發(fā)進行設反應A=DEHTS(4 50011T) Jmol1，要防止反應發(fā)生，溫度必須()A.高于409 KB.低于136 KC.高于136 K而低于409 KD.低于409 K答案A解析要防止反應發(fā)生需滿足HTS0的條件，解不等式得T409 K，故A正確。4.在25 、1.01105 Pa下，反應2N2O5(g

12、)4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1能自發(fā)進行的合理解釋是()A.該反應是分解反應B.該反應的熵增效應大于焓變效應C.該反應是熵減反應D.該反應是放熱反應答案B解析該反應是吸熱反應，不能只用焓判據(jù)來判斷反應進行的方向，該反應過程中熵增大，是熵增反應。該反應能夠自發(fā)進行，說明該反應的熵增效應大于焓變效應。5.回答下列問題：(1)汽車燃油不完全燃燒時產生CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)=2C(s)O2(g)。已知該反應的H0，簡述該設想能否實現(xiàn)的依據(jù)：_。(2)下列反應中，在高溫下不能自發(fā)進行的是_(填字母)。a.CO(g)=C(s)O2(g)b.2N2O5(g)=4N

13、O2(g)O2(g)c.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)d.MgCO3(s)=MgO(s)CO2(g)(3)運用化學反應原理研究合成氨反應有重要意義，請完成下列探究。生產氫氣：將水蒸氣通過紅熱的炭即產生水煤氣。C(s)H2O(g)H2(g)CO(g)H131.3 kJmol1，S133.7 Jmol1K1，該反應在低溫下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。答案(1)該反應是H0、S0、S0，故不能實現(xiàn)該反應。(2)a、b、c、d的H0，b、c、d反應的S0，HTS0時，反應才能自發(fā)進行。a項S0，所以在高溫時該反應不能自發(fā)進行。(3)根據(jù)GHTS0為自發(fā)反應知，現(xiàn)H13

14、1.3 kJmol1，S133.7 Jmol1K10.133 7 kJmol1K1，解得在T982.0 K時該反應能自發(fā)進行，由此可知該反應在低溫下不能自發(fā)進行。40分鐘課時作業(yè)經(jīng)典基礎題題組1反應的焓變和熵變與反應的方向1.下列說法正確的是()A.放熱反應的焓變小于零，熵變大于零B.放熱及熵增加的反應，一定能自發(fā)進行C.放熱反應的焓變大于零，熵變小于零D.放熱及熵減小的反應，一定能自發(fā)進行答案B解析放熱反應的焓變小于0，熵變不一定大于0，A項和C項不正確；放熱及熵增加的反應，HTS0，一定能自發(fā)進行，B項正確；放熱及熵減小的反應，HTS不一定能自發(fā)反應。2.下列反應中，一定不能自發(fā)進行的是(

15、)A.2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJmol1S1 110 Jmol1K1B.CO(g)=C(s，石墨)O2(g)H110.5 kJmol1S89.36 Jmol1K1C.4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJmol1S280.1 Jmol1K1D.NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.30 kJmol1S184.0 Jmol1K1答案B解析根據(jù)HTS0，能發(fā)生自發(fā)反應來解答。3.已知下列過程都能自發(fā)進行，其中不能用“焓判據(jù)”解釋的是()A.2Na(

16、s)Cl2(g)=2NaCl(s)H0B.C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H0D.2Mg(s)O2(g)=2MgO(s)H0答案C解析焓判據(jù)是指H0，按焓判據(jù)反應不能發(fā)生，而題給條件是能自發(fā)進行，所以不能用“焓判據(jù)”解釋該反應為自發(fā)反應。4.下列說法正確的是()A.在常溫下，放熱反應一般能自發(fā)進行，吸熱反應都不能自發(fā)進行B.NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1，能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的傾向C.因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變和熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)D.在其他外界條件不變的情況下

17、，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向答案B解析A項錯誤，有些能使熵值增大的吸熱反應可以自發(fā)進行；C項錯誤，應利用復合判據(jù)進行判斷；D項中使用催化劑只能降低反應的活化能，增大反應速率，不能改變反應的方向。題組2化學反應方向的判斷5.下列關于化學反應的自發(fā)性敘述正確的是()A.焓變小于0而熵變大于0的反應肯定是自發(fā)的B.焓變和熵變都小于0的反應肯定是自發(fā)的C.焓變和熵變都大于0的反應肯定是自發(fā)的D.熵變小于0而焓變大于0的反應肯定是自發(fā)的答案A解析GHTS當H0，S0時，不能判斷GHTS的正負，與T有關；當H0，S0，非自發(fā)反應；當H0時，GHTS0，一定是自發(fā)反應；當H0，S0(假定H、S不

18、隨溫度而變化)，下列敘述中正確的是()A.低溫下為自發(fā)過程，高溫下為非自發(fā)過程B.高溫下為自發(fā)過程，低溫下為非自發(fā)過程C.任何溫度下均為非自發(fā)過程D.任何溫度下均為自發(fā)過程答案B解析由反應能否自發(fā)進行的判據(jù)HTS知：H0、S0時，HTS的值的正、負不能確定，此時將由溫度T決定。當處于低溫時，HTS0，反應非自發(fā)進行；當溫度升高，TS的值增大，當TSH，即HTS0B硝酸銨溶于水可自發(fā)進行因為S0C一個反應的H0，S0反應一定不自發(fā)進行DH2(g)F2(g)=2HF(g)H271 kJmol1S8 Jmol1K1反應在任意外界條件下均可自發(fā)進行答案B解析物質由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，S0，使過程可自發(fā)進行，

19、B正確；H0，S0時，在高溫下能自發(fā)進行，C錯誤；因反應的H、S均是在標準狀況下測定的，故反應能否自發(fā)進行與外界條件有關，D錯誤。8.在圖中A、B兩容器里，分別收集著兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開，如圖，兩種氣體分子立即都占有了兩個容器。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。關于此過程的下列說法不正確的是()理想氣體的自發(fā)混合A.此過程是從混亂程度小的狀態(tài)向混亂程度大的狀態(tài)變化過程，即熵增大的過程B.此過程為自發(fā)過程，而且沒有熱量的吸收或放出C.此過程是自發(fā)可逆的D.此過程從有序到無序，混亂度增大答案C解析氣體擴散過程是熵增加的過程，A、D正確；該過程不伴隨能量變化，B正確；兩種氣體混合

20、后，不會再自發(fā)地分開，所以逆過程不能自發(fā)進行，C不正確。9.下列說法正確的是()A.2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行，則該反應的H0B.反應NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的H0C.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的H0D.常溫下，反應C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應的H0答案B解析A項，該反應能自發(fā)進行，則HTS0，即HTS，而S0(氣體化學計量數(shù)反應后減小)，則H0，A項不正確；B項，該反應自發(fā)進行，則HTS0，即H0、S0(氣體化學計量數(shù)反應后減小)，

21、則H0，即HTS，又知T0、S0(氣體化學計量數(shù)反應后增大)，則H0，C項不正確；D項，該反應不能自發(fā)進行，則HTS0，即HTS，又知T0、S0(氣體化學計量數(shù)反應后增大)，則H0，D項不正確。10.某化學反應在較低溫度下自發(fā)反應，較高溫度下非自發(fā)進行，有關該反應的下列說法正確的是()A.H0，S0 B.H0，S0C.H0 D.H0，S0，S0，要使HTS0，S0，任何溫度下都不能自發(fā)進行，錯誤；C項，H0，HTS0一定成立，任何溫度下都能自發(fā)進行，錯誤；D項，H0，要使HTS0”或“0(2)0(4)0。(2)乙烯聚合成聚乙烯由氣態(tài)轉化為固態(tài)，混亂度減小，S0。(4)水蒸氣凝結成水，由氣態(tài)轉化為液態(tài)，混亂度減小，S0，S0，GHTS0對自發(fā)反應起決定作用。12.工業(yè)上用赤鐵礦生產鐵，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：Fe2O3(s)C(s)=2Fe(s)CO2(g)H233.8 kJ