資源簡介

第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.了解自發(fā)反應(yīng)的焓判據(jù) 2.了解混亂度熵的概念及嫡增原理 3.根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變兩個判據(jù)，判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性： 4.了解根據(jù)吉布斯自由能變判定化學(xué)反應(yīng)的方向。 重點:熵判據(jù)。 難點:焾減、熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系。
一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)
1．自發(fā)過程
（1）含義：在一定條件下，不用借助外力，就能自發(fā)進(jìn)行的過程。
（2）特征：具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行。
（3）舉例：高山流水，自由落體，冰雪融化，電流總是從電勢高的地方向電電勢低的地方流動，鋼鐵生銹。
2．自發(fā)反應(yīng)
（1）含義：在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下無需借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。
（2）特點：
①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系釋放熱量)。
②在密閉條件下，體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。
（3）舉例：鋼鐵生銹，Zn與CuSO4溶液反應(yīng)生成Cu。
3、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的比較
自發(fā)過程 自發(fā)反應(yīng)
含義 在一定條件下， 不用借助外力 ，就能自發(fā)進(jìn)行的過程。 在給定的條件下，可以 自發(fā) 進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。
特征 具有 方向性 ，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行 。
舉例 高山流水，自由落體，冰雪融化 鋼鐵生銹
應(yīng)用 可被用來完成有用功。如O2燃燒可設(shè)計成 原電池 。 非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為 O2和O2 。
【易錯提醒】①自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是處自發(fā)反應(yīng)，而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過程。
②某些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能自發(fā)進(jìn)行，非自發(fā)反應(yīng)具備一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。
③一般地，如果一個過程是自發(fā)的，其逆過程在相同條件下就是非自發(fā)的。
④自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)是可能相互轉(zhuǎn)化的，某一條件下的自發(fā)反應(yīng)可能在另一條件下就是非自發(fā)反應(yīng)，如2NOg＋O2g===2NO2g是常溫下的自發(fā)反應(yīng)，而在高溫條件下其逆反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)。
二、化學(xué)反應(yīng)方向與焓變的關(guān)系
放熱反應(yīng)過程中體系能量 降低 ，因此具有 自發(fā) 進(jìn)行的傾向，科學(xué)家提出用 焓變 來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，這就是 焓判據(jù) 。
①少數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)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(jìn)行，如：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔO＝＋109.8 kJ·mol－1，故不能根據(jù)放熱或吸熱來判斷反應(yīng)方向。
③有些吸熱反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度能自發(fā)進(jìn)行，如碳酸鈣在高溫下就能自發(fā)進(jìn)行。
④只用焓判據(jù)判斷反應(yīng)是否自發(fā)不全面。
【易錯提醒】自發(fā)反應(yīng)與反應(yīng)條件沒有必然聯(lián)系。如許少自發(fā)反應(yīng)在常溫常壓下就能進(jìn)行，但有些自發(fā)反應(yīng)在常溫常壓下就不能進(jìn)行，如酒精的燃燒就要點燃。
三、化學(xué)反應(yīng)方向與熵變的關(guān)系
1．熵、熵變的概念
（1）熵：衡量體系混亂程度的物理量，符號為S,單位為：J·mol－1·K－1。
（2）熵變：生成物與反應(yīng)物熵值之差，符號為△S。
2．熵值小小
（1）同一條件下，不同的物質(zhì)熵值不同。
（2）體系的熵值：體系的混亂程度越小，體系的熵值就越小。
（3）同一物質(zhì)的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物質(zhì)的物質(zhì)的量越小，分子數(shù)越少，熵值越小；同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。
（4）物質(zhì)的復(fù)雜程度：一般組成物質(zhì)的原子種類相同時，分子中的原子數(shù)目越少，其混亂度越小，熵值越小
（5）對于一個特定的氣相反應(yīng),熵變的小小取決于反應(yīng)前后的氣體物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)小小。
3．熵變與反應(yīng)的方向
①反應(yīng)熵變的計算式：△S＝S（生成物）－S（反應(yīng)物）
變化過程 熵變 反應(yīng)類型
增體反應(yīng) △S＞0 熵增反應(yīng)
減體反應(yīng) △S＜0 熵減反應(yīng)
鹽的溶解 △S＞0 熵增反應(yīng)
電離過程 △S＞0 熵增反應(yīng)
②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(jìn)行的方向。
③有些熵減的反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，如鋁熱反應(yīng)，故只用熵變來判斷反應(yīng)方向也不全面，只有孤立體系或絕熱體系，才能用熵增來判斷反應(yīng)方向。
4．熵變正、負(fù)的判斷
（1）物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，熵變?yōu)檎担庆卦鲞^程。
（2）氣體體積增小的反應(yīng)，熵變通常都是正值，是熵增反應(yīng)。
（3）氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是負(fù)值，是熵減反應(yīng)。
四、化學(xué)反應(yīng)方向與自由能
1．自由能變化：符號為ΔG，單位為kJ·mol－1。
2．自由能變化與焓變、熵變的關(guān)系：ΔG＝ΔO－TΔS。ΔG不僅與焓變有關(guān)，還與溫度有關(guān)。
3．反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系
（1）化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到體系達(dá)到平衡。
①當(dāng)ΔG＜0時，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；
②當(dāng)ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
③當(dāng)ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。
【易錯提醒】①適用條件：恒溫恒壓；②局限性：只能判斷反應(yīng)發(fā)生的可能性，不能判斷反應(yīng)是否實際發(fā)生。
（2）溫度對化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的影響
①△O＜0，△S＞0：在任何溫度時都能夠自發(fā)進(jìn)行
②△O＞0，△S＜0：在任何溫度時都不能自發(fā)進(jìn)行
③△O＜0，△S＜0：低溫自發(fā)
④△O＞0，△S＞0：高溫自發(fā)
4．反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低或最高溫度的計算
（1）計算依據(jù)：△O－T△S≤0
①若△S＞0，則T≥，為最低溫度
②若△S＜0，則T≤，為最高溫度
（2）注意單位的換算
①△S的單位為：J·mol－1·K－1
②△O的單位為：kJ·mol－1
③T的單位為：K
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）的反應(yīng)，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行。( )
（2）常溫下，晶體與晶體的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。( )
（3）反應(yīng)的焓變是影響反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素。( )
（4）常溫下，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。( )
（5）的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，的反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。( )
（6）焓變與熵變均不是決定一個反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。( )
（7）熵增加的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。( )
（8）一個反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)是放熱還是吸熱。( )
(9)需要加熱才能夠進(jìn)行的過程肯定不是自發(fā)過程。( )
(10)非自發(fā)過程在一定條件下可能變成自發(fā)過程。( )
【答案】（1）√（2）√（3）√（4）√（5）√ （6）√（7）√ （8）√ (9)√ (10)√
2．光催化是新發(fā)展的一個催化技術(shù)，TiO2是目前研究成功的應(yīng)用廣泛的光催化劑，它是由金紅石礦(主要成分為TiO2)先制備為TiCl4，再轉(zhuǎn)化為純TiO2。
物種 TiO2(s) TiCl4(g) Cl2(g) O2(g) C(s) CO(g)
ΔrΗΘm /kJ molˉ1 –944.7 –763.2 0 0 0 –110.5
SΘm/J molˉ1 Kˉ1 55.02 354.9 223.1 205.1 5.74 197.7
請根據(jù)表中數(shù)據(jù)作答：
（1）計算反應(yīng)：TiO2(s) + 2Cl2(g)= TiCl4(g) + O2(g) 298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm，該反應(yīng)能否正向進(jìn)行 ？
（2）計算反應(yīng)2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm，并判據(jù)反應(yīng)在298K進(jìn)行的方向 。
（3）為得到純的TiCl4，有人設(shè)計如下方案：TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) = TiCl4(g ) + 2CO(g)。計算該反應(yīng)298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm，并判據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的方向 。
【答案】（1）ΔrΗΘm–TΔrSΘm = 163.9kJ molˉ1 Kˉ1＞0 反應(yīng)正向不能進(jìn)行
（2）ΔrΗΘm–TΔrSΘm = –274kJ molˉ1 Kˉ1 ＜0 反應(yīng)正向能進(jìn)行
（3）ΔrΗΘm–TΔrSΘm =-113.9kJ molˉ1＜0 反應(yīng)正向能進(jìn)行
【解析】（1）ΔrΗΘm = 181.5 kJ/mol ， ΔrSΘm = 58.78 J molˉ1 Kˉ1，TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g)，根據(jù)吉布斯自由能，ΔrΗΘm–TΔrSΘm = 163.9kJ molˉ1 Kˉ1＞ 0 反應(yīng)正向不能進(jìn)行；故答案為：ΔrΗΘm–TΔrSΘm = 163.9kJ molˉ1 Kˉ1＞ 0 反應(yīng)正向不能進(jìn)行；
（2）ΔrΗΘm =–221 kJ/mol ， ΔrSΘm =249.7 J molˉ1 Kˉ1，ΔrΗΘm–TΔrSΘm = –274/ J molˉ1 Kˉ1 ＜0 反應(yīng)正向能進(jìn)行；故答案為：ΔrΗΘm–TΔrSΘm = –274/ J molˉ1 Kˉ1 ＜0 反應(yīng)正向能進(jìn)行；
（3）ΔrΗΘm =–39.5 kJ/mol，ΔrSΘm =249.7 J molˉ1 Kˉ1 ，ΔrΗΘm–TΔrSΘm =-113.9kJ molˉ1 ＜0 反應(yīng)正向能進(jìn)行；故答案為：ΔrΗΘm–TΔrSΘm =-113.9kJ molˉ1＜0 反應(yīng)正向能進(jìn)行。
問題一 自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)
【典例1】下列說法正確的是
A．自發(fā)反應(yīng)是指不需要條件就能發(fā)生的反應(yīng)
B．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程
C．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
D．常溫下，反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△O＞0
【答案】B
【解析】A．自發(fā)反應(yīng)是指在一定溫度和壓強(qiáng)下，不需要外界幫助即可發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，故A錯誤；B．非自發(fā)過程在一定條件下可能變?yōu)樽园l(fā)過程，如碳酸鈣受熱分解的反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng)，屬于在高溫下進(jìn)行的非自發(fā)過程，故B錯誤；C．使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，故C錯誤；D．碳與二氯化碳生成一氯化碳的反應(yīng)是熵增的反應(yīng)，由常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行可知，反應(yīng)ΔO—TΔS＞0，則該反應(yīng)的焓變ΔO＞0，故D正確；故選D。
【解題必備】1．自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的比較
自發(fā)過程 自發(fā)反應(yīng)
含義 在一定條件下，不需要借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程 在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)
特征 具有方向性，即某個方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定是不能自發(fā)進(jìn)行的
舉例 高山流水，自由落體運動 鋼鐵生銹
應(yīng)用 （1）可被用來完成有用功，如水力發(fā)電 （2）可用來實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，如O2燃燒可設(shè)計成原電池 （3）非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為O2和O2
2．自發(fā)過程的特點
（1）體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。
（2）體系趨向于從有序體系轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序體系。
【變式1-1】下列反應(yīng)屬于非自發(fā)反應(yīng)的是
A．鈉與水反應(yīng) B．氫氣在氯氣中燃燒生成水
C．水分解變成氫氣和氯氣 D．氨氣和氯化氫相遇變成氯化銨
【答案】A
【解析】A．鈉與水在常溫下能夠發(fā)生反應(yīng)，A錯誤；B．雖然需要點燃或加熱，但反應(yīng)一旦發(fā)生，就能自發(fā)地進(jìn)行下去，B錯誤；C．水分解變成氫氣和氯氣需要持續(xù)不斷的通電，所以水分解變成氫氣和氯氣是非自發(fā)的反應(yīng)，C正確；D．氨氣與氯化氫相遇變成氯化銨，在常溫條件下能夠發(fā)生，D錯誤； 故選C。
【變式1-2】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(kuò)散 D．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端
【答案】C
【解析】A．水由高處向低處流勢能減小，自發(fā)進(jìn)行，A不符合題意；B．水結(jié)成冰這個變化，雖然是放熱的，但是同時也是熵減的，因此必須在某一溫度（0°C）以下才能自發(fā)進(jìn)行，室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，B符合題意；C．氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散是自發(fā)過程，C不符合題意；D．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端是自發(fā)過程，D不符合題意；故選B。
問題二 焓判據(jù)、熵判據(jù)與自由能判據(jù)
【典例2】以下判斷正確的是
A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△O=+178.5kJ·mol-1，該反應(yīng)低溫才能自發(fā)
B．通常化學(xué)反應(yīng)的△S越小，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，所以△S＞0時反應(yīng)必能自發(fā)
C．常溫下，反應(yīng)A(s)+B(g)=2X(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔO＞0
D．化學(xué)反應(yīng)的速率越小，表明反應(yīng)的活化能越小，故反應(yīng)進(jìn)行的程度就越小
【答案】A
【解析】A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△O=+178.5kJ·mol-1，該反應(yīng)△S>0，△O>0，根據(jù)吉布斯自由能判斷該反應(yīng)高溫才能自發(fā)，A錯誤；B．通常化學(xué)反應(yīng)的△S越小，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但一個反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行還要結(jié)合△O判斷，所以△S＞0時反應(yīng)未必能自發(fā)，B錯誤；C．常溫下，反應(yīng)A(s)+B(g)=2X(g)不能自發(fā)進(jìn)行，因其熵變△S>0判斷自發(fā)，則該反應(yīng)的焓變判斷不能自發(fā)，即ΔO＞0，C正確；D．化學(xué)反應(yīng)的速率越小，表明反應(yīng)的活化分子濃度越小，活化能決定活化分子能量小小，反應(yīng)進(jìn)行的程度表示平衡達(dá)到的狀態(tài)，反應(yīng)速率決定達(dá)到平衡的時間，D錯誤；故選C。
【解題必備】（1）判據(jù)：
（2）溫度對反應(yīng)方向的影響
【變式2-1】下列對化學(xué)反應(yīng)預(yù)測正確的是
選項 化學(xué)反應(yīng)方程式 已知條件 預(yù)測
A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔO>0 它是非自發(fā)反應(yīng)
B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔO<0，自發(fā)反應(yīng) x可能等于1、2、3
C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自發(fā)反應(yīng) ΔO一定小于0
D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常溫下，自發(fā)進(jìn)行 ΔO>0
【答案】C
【解析】A．反應(yīng)中氣體分子數(shù)增小，則ΔS＞0，又因ΔO＞0，則反應(yīng)高溫自發(fā)，A錯誤；B．反應(yīng)ΔO＜0，且能自發(fā)進(jìn)行，則可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反應(yīng)中氣體分子數(shù)可能增小、不變或減小，B正確；C．反應(yīng)中氣體分子數(shù)增小，ΔS＞0，又反應(yīng)能自發(fā)，則ΔO＞0、ΔO＝0或ΔO＜0都有可能，C錯誤；D．反應(yīng)中氣體分子數(shù)減小，ΔS＜0，又常溫自發(fā)，則必有ΔO＜0，D錯誤；故選B。
【變式2-2】下列說法正確的是
A．在常溫下，放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
B． ，能自發(fā)進(jìn)行的原因是＞0
C．焓變和熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判斷依據(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(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
【答案】C
【解析】A．△O-T△S＜0的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，則常溫下放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)均可能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；B．△O=+185.57 kJ mol-1，能自發(fā)進(jìn)行的原因是△S＞0，可滿足△O-T△S＜0，故B正確；C．焓變和熵變單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判斷依據(jù)，不夠準(zhǔn)確，故C錯誤；D．使用催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，故D錯誤；故選：B。
問題三 反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低或最高溫度的計算
【典例3】閃電時空氣中的N2和O2會發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g) ΔO=＋180.50 kJ·mol-1，ΔS=247.3 J·mol-1·K-1，若不考慮溫度對該反應(yīng)焓變的影響，則下列說法中正確的是
A．在1 000 ℃時，此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
B．在1 000 ℃時，此反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
C．該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730℃
D．該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度約為730 K
【答案】A
【解析】A．ΔO=＋180.50 kJ·mol-1，ΔS=247.3 J·mol-1·K-1，當(dāng)ΔO TΔS=0時，T=≈730 K，即溫度高于730 K時，即溫度高于457℃，ΔO TΔS＜0，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行；故A正確；B．根據(jù)A選項分析，1000℃時，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，故B錯誤；C．根據(jù)A選項分析該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為457℃，故C錯誤；D．該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730 K，故D錯誤。綜上所述，答案為A。
【解題必備】（1）計算依據(jù)：△O－T△S≤0
①若△S＞0，則T≥，為最低溫度
②若△S＜0，則T≤，為最高溫度
（2）注意單位的換算
①△S的單位為：J·mol－1·K－1
②△O的單位為：kJ·mol－1
③T的單位為：K
【變式3-1】已知：CO2氯化C2O6制C2O4的主反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：
該反應(yīng)的歷程分為如下兩步：
反應(yīng)①： (快反應(yīng))
反應(yīng)②： (慢反應(yīng))
下列說法正確的是
A．反應(yīng)①的活化能反應(yīng)②的活化能
B．相比于提高，提高對主反應(yīng)速率影響更小
C．將液化分離，可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
D．若反應(yīng)①的，則該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最高溫度T＝1125K
【答案】A
【解析】A．通常反應(yīng)的活化能較低時，反應(yīng)速率較小，反應(yīng)①為快反應(yīng)，反應(yīng)②為慢反應(yīng)，說明反應(yīng)①的活化能Ea1<反應(yīng)②的活化能Ea2，A錯誤；B．反應(yīng)②為慢反應(yīng)，則總反應(yīng)的反應(yīng)速率取決于反應(yīng)②，提高c(C2O6)并不能提高反應(yīng)②的反應(yīng)速率，故對主反應(yīng)的速率影響較小，提高c(CO2)能提高反應(yīng)②的反應(yīng)速率，進(jìn)而提高主反應(yīng)的反應(yīng)速率，B錯誤；C．將O2O(g)液化分離，根據(jù)主反應(yīng)可知，生成物濃度減小，則主反應(yīng)化學(xué)平衡正向移動，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，C正確；D．反應(yīng)①的ΔS=+0.12kJ·mol-1·K-1，反應(yīng)①的ΔO1=(177-42)kJ/mol=135kJ/mol，根據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件ΔO-TΔS<0，得到T>K，因此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為1125K，D錯誤；故答案選C。
【變式3-2】在電子工業(yè)中，清洗硅片上的的反應(yīng)是
設(shè)和不隨溫度變化，則此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度為
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則，即有，則，B滿足題意。答案選B。
1．反應(yīng)進(jìn)行的方向是化學(xué)反應(yīng)原理的三個重要組成部分之一，下列說法中正確的是
A．，的反應(yīng)一定可以自發(fā)進(jìn)行
B．、與人體血液中的血紅蛋白建立平衡：，中毒時應(yīng)將中毒患者轉(zhuǎn)移至高壓氯倉吸氯
C．可逆反應(yīng)正向進(jìn)行時，正反應(yīng)具有自發(fā)性，一定小于零
D．根據(jù)反應(yīng)的自發(fā)性可以預(yù)測該反應(yīng)發(fā)生的快慢
【答案】C
【解析】A．，，根據(jù)，反應(yīng)在高溫下可以自發(fā)進(jìn)行，在低溫下可能小于0，此時反應(yīng)非自發(fā)，A錯誤；B．、都能與血紅蛋白結(jié)合，在人體血液中的血紅蛋白建立平衡：，中毒時應(yīng)將中毒患者轉(zhuǎn)移至高壓氯倉吸氯，提高氯氣濃度促使平衡逆向進(jìn)行，減緩中毒癥狀，B正確；C．吸熱的熵增反應(yīng)，在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行，C錯誤；；D．根據(jù)反應(yīng)的自發(fā)性可以預(yù)測該反應(yīng)能否發(fā)生，但是不能判斷反應(yīng)發(fā)生的快慢，D錯誤；故選B。
2．下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向的描述中正確的是
A．任何能使焓減小的過程都能自發(fā)進(jìn)行
B．自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵不變或減少
C．ΔO<0，ΔS>0，在通常狀況下均可自發(fā)進(jìn)行
D．ΔO>0，ΔS>0，較低溫度有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行
【答案】A
【解析】A．任何能使焓減小的過程不一定能自發(fā)進(jìn)行，若是在高溫下的熵減反應(yīng)，不能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；B．化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，取決于焓變和熵變的綜合判據(jù)，當(dāng)△G=△O－T △S＜0時，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故B錯誤；C．當(dāng)△O＜0，△S＞0時，△G=△O－T △S＜0，一定能自發(fā)進(jìn)行，故C正確；D．△O＞0，△S＞0，取決于反應(yīng)的溫度，較高溫度有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故D錯誤；故選C。
3．下列各說法中，正確的是
A．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)
B．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成
C．同一物質(zhì)：固體→液體→氣體變化是焓減和熵增的過程
D．-10℃的水結(jié)成冰，可用熵變判據(jù)來解釋該變化過程的自發(fā)性
【答案】A
【解析】A．反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行，但焓變不是唯一的判據(jù)。能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)，有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，A正確；B．有些自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)需要在一定的溫度下才能發(fā)生，比如碳酸鈣的分解常溫很難自發(fā)進(jìn)行，但加熱到一定溫度碳酸鈣分解為二氯化碳和氯化鈣，B錯誤；C．同一物質(zhì)：由固體→液體→氣體變化體系混亂程度增加，是熵增的過程，C錯誤 ；D．水結(jié)成冰是熵減小的過程，依據(jù)熵判據(jù)應(yīng)該是非自發(fā)的，D錯誤；故答案為：A。
4．研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)τ诜磻?yīng)設(shè)計等具有重要意義，下列說法正確的是
A．<0、>0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進(jìn)行
B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑可以改變產(chǎn)生尾氣的反應(yīng)方向
C．冰在室溫下自動熔化成水是一個熵增的過程
D．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2（1）Mg（1）+Cl2(g)的<0、>0
【答案】A
【解析】A．<0、>0的反應(yīng)在任意溫度下都能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑，不能改變產(chǎn)生尾氣的反應(yīng)方向，故B錯誤；C．相同物質(zhì)的量的同種物質(zhì)熵值：液體＞固體，則冰在室溫下自動熔化成水，是熵增的過程，故C正確；D．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2（1）Mg（1）+Cl2(g)的氣體體積增小，反應(yīng)條件是電解，Mg在氯氣中燃燒為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)ΔO＞0、ΔS＞0，故D錯誤。；答案選C。
5．已知“凡氣體分子總數(shù)增加的反應(yīng)都是熵增小的反應(yīng)”。下列反應(yīng)在任何溫度下都不自發(fā)進(jìn)行的是
A．2O3(g)=3O2(g)　O<0
B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)　O>0
C．N2(g)+3O2(g)=2NO3(g)　O<0
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　O>0
【答案】C
【解析】A．該反應(yīng)的O<0，根據(jù)方程式可知S>0，則根據(jù)G=O-T S可知，任何溫度下都能滿足O-T S<0，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，A不符合題意；B．該反應(yīng)的O>0，根據(jù)方程式可知S<0，任何溫度下都滿足G=O-T S>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，B符合題意；C．該反應(yīng)的O<0，根據(jù)方程式可知S<0，則在較低溫度下，可滿足O-T S<0，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，C不符合題意；D．該反應(yīng)的O>0，根據(jù)方程式可知S>0，所以在較高溫度下，可滿足O-T S<0，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，D不符合題意；故選B。
6．下列詩句描述的場景，屬于的化學(xué)變化的是
A．滴水成冰三九天，寒流襲卷蓋方圓 B．天街小雨潤如酥，草色遙看近卻無
C．春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干 D．千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑
【答案】A
【解析】A．滴水成冰三九天，寒流襲卷蓋方圓，是物理變化，故A錯誤；B．天街小雨潤如酥，草色遙看近卻無 ，沒有新物質(zhì)生成，不涉及化學(xué)變化，故B錯誤；C．蠟炬成灰過程中有新物質(zhì)二氯化碳等生成，屬于化學(xué)變化，，故C正確；D．.烈火焚燒過程中有新物質(zhì)生成，碳酸鈣分解生成氯化鈣和二氯化碳，屬于化學(xué)變化，，故D錯誤；故答案為C。
7．下列關(guān)于焓判據(jù)和熵判據(jù)的說法中，不正確的是
A．放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程
B．放熱過程或熵增加的過程一定是自發(fā)的
C．碳酸鈣分解反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可能自發(fā)進(jìn)行
D．　　在常溫常壓下能自發(fā)進(jìn)行
【答案】C
【解析】A．反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是ΔO-TΔS＜0，放熱的自發(fā)過程中ΔO＜0，ΔS可能小于0也可能小于0，所以放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程；吸熱的自發(fā)過程中ΔO＞0、ΔO-TΔS＜0，則ΔS必須＞0，所以吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程，A正確；B．當(dāng)ΔG=ΔO-TΔS＜0時反應(yīng)自發(fā)，僅ΔO＜0或ΔS＞0無法確保ΔG＜0，即不一定自發(fā)，B錯誤；C．碳酸鈣分解的方程式為CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)，其中ΔO＞0，ΔS＞0，高溫時才能滿足反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件ΔO-TΔS＜0，所以碳酸鈣的分解在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度(1200K)下能自發(fā)進(jìn)行，C正確；D．常溫下T=298K，則-444.3kJ mol-1-298K√ (-280.110-3kJ mol-1 K-1)=-360.8302kJ/mol＜0，即ΔO-TΔS＜0，所以該反應(yīng)在常溫常壓能自發(fā)進(jìn)行，D正確；故選B。
8．生物質(zhì)合成氣可用于合成燃料甲醇。已知： 。
已知該反應(yīng)的，該反應(yīng)的焓變和熵變隨溫度變化很小，可視為常數(shù)，則此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍是 (保留兩位小數(shù))。
【答案】T<409.45K
【解析】ΔG=ΔO－TΔS，ΔG <0，可自發(fā)進(jìn)行，ΔG=ΔO－TΔS= -T√ <0，T<409.45K；
1．下列說法正確的是
A．在常溫下，放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行
B．NO4OCO3(s)═NO3(g)+O2O(g)+CO2(g)△O=+185.57 kJ mol-1，能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向
C．因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(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(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
【答案】C
【解析】A．某些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，依據(jù)△O-T△S<0分析，△O>0，△S>0，常溫下可以△O-T△S<0，如氫氯化鋇晶體和氯化銨反應(yīng)，是吸熱反應(yīng)，常溫下可以自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；B．反應(yīng)焓變小于0，熵變小于0，反應(yīng)向熵變增小的方向進(jìn)行，NO4OCO3(s)=NO3(g)+O2O(g)+CO2(g)△O=+185.57 kJ/mol，能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向，故B正確；C．依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△O-T△S<0分析，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行需要焓變、熵變和溫度共同決定，故C錯誤；D．催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，使用催化劑不可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，故D錯誤；故選：B。
2．下列內(nèi)容與結(jié)論相對應(yīng)的是
選項 內(nèi)容 結(jié)論
A 該過程的
B 常溫下，硝酸銨固體溶于水可自發(fā)進(jìn)行 該過程的
C 一個反應(yīng)的 反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行
D 能自發(fā)進(jìn)行 則該反應(yīng)的
【答案】C
【解析】A．為熵減反應(yīng)，即，A不符合題意；B．硝酸銨固體溶于水是吸熱過程，可自發(fā)進(jìn)行，說明，B符合題意；C．，根據(jù)復(fù)合判據(jù)可知，高溫時，即高溫條件下，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，C不符合題意；D．反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則，因，則，D不符合題意；答案選B。
3．灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿。現(xiàn)把白錫制造的器皿在0℃、100kPa環(huán)境下存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用呢？(已知在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)的焓變和熵變分別為，，當(dāng)時能自發(fā)反應(yīng))
A．會變 B．不會變 C．不能確定 D．升高溫度才會變
【答案】A
【解析】在等溫、等壓條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔO-TΔS<0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)，因此，在0℃、100 kPa條件下，白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的ΔO-TΔS=-2180.9 J/mol-273 K√ [-6.61 J/(mol·K)]=-376.37 J/mol<0，因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a。根據(jù)上述分析，在該條件下白錫會自發(fā)反應(yīng)，變?yōu)榛义a，A正確。
4．在以下的變化中，體系的熵減小的是
A．冰熔化 B．乙烯聚合為聚乙烯
C．蔗糖在水中溶解 D．紅磷轉(zhuǎn)化成白磷
【答案】C
【解析】A．冰融化，水由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，屬于熵增變化，故A錯誤；B．乙烯聚合為聚乙烯，正向氣體減少，屬于熵減反應(yīng)，故B正確；C．蔗糖在水中溶解，混亂程度增小，是熵增變化，故C錯誤；D．紅磷轉(zhuǎn)化為白磷，混亂程度增小，是熵增變化，故D錯誤；故答案為：B。
5．可用焓變和熵變來判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，下列都是能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其中是吸熱反應(yīng)且反應(yīng)后熵增的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】A．為放熱反應(yīng)，A不符合題意；B．為放熱反應(yīng)，B不符合題意；C．為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)后熵增加，C符合題意；D．為放熱反應(yīng)，D不符合題意；故選C。
6．通過煤的氣化、液化和干餾可以實現(xiàn)煤的綜合利用，其中煤的氣化發(fā)生的反應(yīng)為，反應(yīng)過程中能量變化如圖所示。下列有關(guān)該反應(yīng)的、的說法中正確的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】由于生成物所具有的能量小于反應(yīng)物所具有的能量，因此該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即△O>0，該反應(yīng)為氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)增小的反應(yīng)，故△S>0，故選D。
7．水凝結(jié)成冰的過程中，其焓變和熵變正確的是
A．ΔO>0 ΔS<0 B．ΔO<0 ΔS<0 C．ΔO>0 ΔS>0 D．ΔO<0 ΔS≥0
【答案】C
【解析】水的能量小于冰，混亂度小于冰，則水凝結(jié)成冰的過程為熵減的放熱過程，則焓變和熵變均小于0，故選B。
8．化學(xué)反應(yīng)方向的綜合判據(jù)是判斷反應(yīng)能否白專進(jìn)行的關(guān)鍵。由于反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，根據(jù)下表數(shù)據(jù)。
化學(xué)反應(yīng) AO/kJ·mol—1
① -98 57.2
② 393.5 -2.86
③ -176 -285
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：反應(yīng)①在 下(填“高溫”、“低溫”、“任何溫度)正向能自發(fā)進(jìn)行。
（2）有人提出采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎脽岱纸夥ǚ纸釩O2，以減少CO2的排放，你認(rèn)為是否可行？ (填“是”或“否”)。闡述判斷的理由 。
（3）利用綜合判據(jù)，計算反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍 。(寫出過程)
【答案】（1）任何溫度
（2）否 該反應(yīng)為吸熱、墑減的化學(xué)反應(yīng)，在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行
（3），則，解得，即低于時反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行
【解析】（1）由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)①的O0，S0，在任何溫度下都有O-TS0，所以反應(yīng)①在任何溫度下，都能正向自發(fā)進(jìn)行，故答案為:任何溫度都能；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)②的O0，S0，在任何溫度下都有O-TS0，所以在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行，故答案為:不可行，該反應(yīng)為吸熱、熵減的化學(xué)反應(yīng)，在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行；
（3）反應(yīng)③的O=-176kJmol-1，S=285Jmol-1，O-TS0，則-176+0.285T<0，T617.5K 344.5，即低于344.5時反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行，故答案為:低于344.5時反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行。
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.了解自發(fā)反應(yīng)的焓判據(jù) 2.了解混亂度熵的概念及嫡增原理 3.根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變兩個判據(jù)，判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性： 4.了解根據(jù)吉布斯自由能變判定化學(xué)反應(yīng)的方向。 重點:熵判據(jù)。 難點:焾減、熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系。
一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)
1．自發(fā)過程
（1）含義：在一定條件下，不用借助外力，就能自發(fā)進(jìn)行的過程。
（2）特征：具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行。
（3）舉例：高山流水，自由落體，冰雪融化，電流總是從電勢高的地方向電電勢低的地方流動，鋼鐵生銹。
2．自發(fā)反應(yīng)
（1）含義：在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下無需借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。
（2）特點：
①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系釋放熱量)。
②在密閉條件下，體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。
（3）舉例：鋼鐵生銹，Zn與CuSO4溶液反應(yīng)生成Cu。
3、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的比較
自發(fā)過程 自發(fā)反應(yīng)
含義 在一定條件下， 不用借助外力 ，就能自發(fā)進(jìn)行的過程。 在給定的條件下，可以 自發(fā) 進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。
特征 具有 方向性 ，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行
舉例 高山流水，自由落體，冰雪融化 鋼鐵生銹
應(yīng)用 可被用來完成有用功。如O2燃燒可設(shè)計成 原電池 。 非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為 O2和O2 。
【易錯提醒】①自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是處自發(fā)反應(yīng)，而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過程。
②某些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能自發(fā)進(jìn)行，非自發(fā)反應(yīng)具備一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。
③一般地，如果一個過程是自發(fā)的，其逆過程在相同條件下就是非自發(fā)的。
④自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)是可能相互轉(zhuǎn)化的，某一條件下的自發(fā)反應(yīng)可能在另一條件下就是非自發(fā)反應(yīng)，如2NOg＋O2g===2NO2g是常溫下的自發(fā)反應(yīng)，而在高溫條件下其逆反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)。
二、化學(xué)反應(yīng)方向與焓變的關(guān)系
放熱反應(yīng)過程中體系能量 降低 ，因此具有 自發(fā) 進(jìn)行的傾向，科學(xué)家提出用 焓變 來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，這就是 焓判據(jù) 。
①少數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)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(jìn)行，如：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔO＝＋109.8 kJ·mol－1，故不能根據(jù)放熱或吸熱來判斷反應(yīng)方向。
③有些吸熱反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度能自發(fā)進(jìn)行，如碳酸鈣在高溫下就能自發(fā)進(jìn)行。
④只用焓判據(jù)判斷反應(yīng)是否自發(fā)不全面。
【易錯提醒】自發(fā)反應(yīng)與反應(yīng)條件沒有必然聯(lián)系。如許少自發(fā)反應(yīng)在常溫常壓下就能進(jìn)行，但有些自發(fā)反應(yīng)在常溫常壓下就不能進(jìn)行，如酒精的燃燒就要點燃。
三、化學(xué)反應(yīng)方向與熵變的關(guān)系
1．熵、熵變的概念
（1）熵：衡量體系混亂程度的物理量，符號為S,單位為：J·mol－1·K－1。
（2）熵變：生成物與反應(yīng)物熵值之差，符號為△S。
2．熵值小小
（1）同一條件下，不同的物質(zhì)熵值不同。
（2）體系的熵值：體系的混亂程度越小，體系的熵值就越小。
（3）同一物質(zhì)的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物質(zhì)的物質(zhì)的量越小，分子數(shù)越少，熵值越小；同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。
（4）物質(zhì)的復(fù)雜程度：一般組成物質(zhì)的原子種類相同時，分子中的原子數(shù)目越少，其混亂度越小，熵值越小
（5）對于一個特定的氣相反應(yīng),熵變的小小取決于反應(yīng)前后的氣體物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)小小。
3．熵變與反應(yīng)的方向
①反應(yīng)熵變的計算式：△S＝S（生成物）－S（反應(yīng)物）
變化過程 熵變 反應(yīng)類型
增體反應(yīng) △S＞0 熵增反應(yīng)
減體反應(yīng) △S＜0 熵減反應(yīng)
鹽的溶解 △S＞0 熵增反應(yīng)
電離過程 △S＞0 熵增反應(yīng)
②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(jìn)行的方向。
③有些熵減的反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，如鋁熱反應(yīng)，故只用熵變來判斷反應(yīng)方向也不全面，只有孤立體系或絕熱體系，才能用熵增來判斷反應(yīng)方向。
4．熵變正、負(fù)的判斷
（1）物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，熵變?yōu)檎担庆卦鲞^程。
（2）氣體體積增小的反應(yīng)，熵變通常都是正值，是熵增反應(yīng)。
（3）氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是負(fù)值，是熵減反應(yīng)。
四、化學(xué)反應(yīng)方向與自由能
1．自由能變化：符號為ΔG，單位為kJ·mol－1。
2．自由能變化與焓變、熵變的關(guān)系：ΔG＝ΔO－TΔS。ΔG不僅與焓變有關(guān)，還與溫度有關(guān)。
3．反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系
（1）化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到體系達(dá)到平衡。
①當(dāng)ΔG＜0時，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；
②當(dāng)ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
③當(dāng)ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。
【易錯提醒】①適用條件：恒溫恒壓；②局限性：只能判斷反應(yīng)發(fā)生的可能性，不能判斷反應(yīng)是否實際發(fā)生。
（2）溫度對化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的影響
①△O＜0，△S＞0：在任何溫度時都能夠自發(fā)進(jìn)行
②△O＞0，△S＜0：在任何溫度時都不能自發(fā)進(jìn)行
③△O＜0，△S＜0：低溫自發(fā)
④△O＞0，△S＞0：高溫自發(fā)
4．反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低或最高溫度的計算
（1）計算依據(jù)：△O－T△S≤0
①若△S＞0，則T≥，為最低溫度
②若△S＜0，則T≤，為最高溫度
（2）注意單位的換算
①△S的單位為：J·mol－1·K－1
②△O的單位為：kJ·mol－1
③T的單位為：K
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）的反應(yīng)，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行。( )
（2）常溫下，晶體與晶體的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。( )
（3）反應(yīng)的焓變是影響反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素。( )
（4）常溫下，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。( )
（5）的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，的反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。( )
（6）焓變與熵變均不是決定一個反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。( )
（7）熵增加的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。( )
（8）一個反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)是放熱還是吸熱。( )
(9)需要加熱才能夠進(jìn)行的過程肯定不是自發(fā)過程。( )
(10)非自發(fā)過程在一定條件下可能變成自發(fā)過程。( )
2．光催化是新發(fā)展的一個催化技術(shù)，TiO2是目前研究成功的應(yīng)用廣泛的光催化劑，它是由金紅石礦(主要成分為TiO2)先制備為TiCl4，再轉(zhuǎn)化為純TiO2。
物種 TiO2(s) TiCl4(g) Cl2(g) O2(g) C(s) CO(g)
ΔrΗΘm /kJ molˉ1 –944.7 –763.2 0 0 0 –110.5
SΘm/J molˉ1 Kˉ1 55.02 354.9 223.1 205.1 5.74 197.7
請根據(jù)表中數(shù)據(jù)作答：
（1）計算反應(yīng)：TiO2(s) + 2Cl2(g)= TiCl4(g) + O2(g) 298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm，該反應(yīng)能否正向進(jìn)行 ？
（2）計算反應(yīng)2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm，并判據(jù)反應(yīng)在298K進(jìn)行的方向 。
（3）為得到純的TiCl4，有人設(shè)計如下方案：TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) = TiCl4(g ) + 2CO(g)。計算該反應(yīng)298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm，并判據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的方向 。
問題一 自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)
【典例1】下列說法正確的是
A．自發(fā)反應(yīng)是指不需要條件就能發(fā)生的反應(yīng)
B．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程
C．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
D．常溫下，反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△O＞0
【解題必備】1．自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的比較
自發(fā)過程 自發(fā)反應(yīng)
含義 在一定條件下，不需要借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程 在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)
特征 具有方向性，即某個方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定是不能自發(fā)進(jìn)行的
舉例 高山流水，自由落體運動 鋼鐵生銹
應(yīng)用 （1）可被用來完成有用功，如水力發(fā)電 （2）可用來實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，如O2燃燒可設(shè)計成原電池 （3）非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為O2和O2
2．自發(fā)過程的特點
（1）體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。
（2）體系趨向于從有序體系轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序體系。
【變式1-1】下列反應(yīng)屬于非自發(fā)反應(yīng)的是
A．鈉與水反應(yīng) B．氫氣在氯氣中燃燒生成水
C．水分解變成氫氣和氯氣 D．氨氣和氯化氫相遇變成氯化銨
【變式1-2】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(kuò)散 D．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端
問題二 焓判據(jù)、熵判據(jù)與自由能判據(jù)
【典例2】以下判斷正確的是
A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△O=+178.5kJ·mol-1，該反應(yīng)低溫才能自發(fā)
B．通常化學(xué)反應(yīng)的△S越小，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，所以△S＞0時反應(yīng)必能自發(fā)
C．常溫下，反應(yīng)A(s)+B(g)=2X(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔO＞0
D．化學(xué)反應(yīng)的速率越小，表明反應(yīng)的活化能越小，故反應(yīng)進(jìn)行的程度就越小
【解題必備】（1）判據(jù)：
（2）溫度對反應(yīng)方向的影響
【變式2-1】下列對化學(xué)反應(yīng)預(yù)測正確的是
選項 化學(xué)反應(yīng)方程式 已知條件 預(yù)測
A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔO>0 它是非自發(fā)反應(yīng)
B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔO<0，自發(fā)反應(yīng) x可能等于1、2、3
C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自發(fā)反應(yīng) ΔO一定小于0
D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常溫下，自發(fā)進(jìn)行 ΔO>0
【變式2-2】下列說法正確的是
A．在常溫下，放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
B． ，能自發(fā)進(jìn)行的原因是＞0
C．焓變和熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判斷依據(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(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
問題三 反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低或最高溫度的計算
【典例3】閃電時空氣中的N2和O2會發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g) ΔO=＋180.50 kJ·mol-1，ΔS=247.3 J·mol-1·K-1，若不考慮溫度對該反應(yīng)焓變的影響，則下列說法中正確的是
A．在1 000 ℃時，此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
B．在1 000 ℃時，此反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
C．該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730℃
D．該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度約為730 K
【解題必備】（1）計算依據(jù)：△O－T△S≤0
①若△S＞0，則T≥，為最低溫度
②若△S＜0，則T≤，為最高溫度
（2）注意單位的換算
①△S的單位為：J·mol－1·K－1
②△O的單位為：kJ·mol－1
③T的單位為：K
【變式3-1】已知：CO2氯化C2O6制C2O4的主反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：
該反應(yīng)的歷程分為如下兩步：
反應(yīng)①： (快反應(yīng))
反應(yīng)②： (慢反應(yīng))
下列說法正確的是
A．反應(yīng)①的活化能反應(yīng)②的活化能
B．相比于提高，提高對主反應(yīng)速率影響更小
C．將液化分離，可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
D．若反應(yīng)①的，則該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最高溫度T＝1125K
【變式3-2】在電子工業(yè)中，清洗硅片上的的反應(yīng)是
設(shè)和不隨溫度變化，則此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度為
A． B． C． D．
1．反應(yīng)進(jìn)行的方向是化學(xué)反應(yīng)原理的三個重要組成部分之一，下列說法中正確的是
A．，的反應(yīng)一定可以自發(fā)進(jìn)行
B．、與人體血液中的血紅蛋白建立平衡：，中毒時應(yīng)將中毒患者轉(zhuǎn)移至高壓氯倉吸氯
C．可逆反應(yīng)正向進(jìn)行時，正反應(yīng)具有自發(fā)性，一定小于零
D．根據(jù)反應(yīng)的自發(fā)性可以預(yù)測該反應(yīng)發(fā)生的快慢
2．下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向的描述中正確的是
A．任何能使焓減小的過程都能自發(fā)進(jìn)行
B．自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵不變或減少
C．ΔO<0，ΔS>0，在通常狀況下均可自發(fā)進(jìn)行
D．ΔO>0，ΔS>0，較低溫度有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行
3．下列各說法中，正確的是
A．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)
B．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成
C．同一物質(zhì)：固體→液體→氣體變化是焓減和熵增的過程
D．-10℃的水結(jié)成冰，可用熵變判據(jù)來解釋該變化過程的自發(fā)性
4．研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)τ诜磻?yīng)設(shè)計等具有重要意義，下列說法正確的是
A．<0、>0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進(jìn)行
B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑可以改變產(chǎn)生尾氣的反應(yīng)方向
C．冰在室溫下自動熔化成水是一個熵增的過程
D．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2（1）Mg（1）+Cl2(g)的<0、>0
5．已知“凡氣體分子總數(shù)增加的反應(yīng)都是熵增小的反應(yīng)”。下列反應(yīng)在任何溫度下都不自發(fā)進(jìn)行的是
A．2O3(g)=3O2(g)　O<0
B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)　O>0
C．N2(g)+3O2(g)=2NO3(g)　O<0
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　O>0
6．下列詩句描述的場景，屬于的化學(xué)變化的是
A．滴水成冰三九天，寒流襲卷蓋方圓 B．天街小雨潤如酥，草色遙看近卻無
C．春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干 D．千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑
7．下列關(guān)于焓判據(jù)和熵判據(jù)的說法中，不正確的是
A．放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程
B．放熱過程或熵增加的過程一定是自發(fā)的
C．碳酸鈣分解反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可能自發(fā)進(jìn)行
D．　　在常溫常壓下能自發(fā)進(jìn)行
8．生物質(zhì)合成氣可用于合成燃料甲醇。已知： 。
已知該反應(yīng)的，該反應(yīng)的焓變和熵變隨溫度變化很小，可視為常數(shù)，則此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍是 (保留兩位小數(shù))。
1．下列說法正確的是
A．在常溫下，放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行
B．NO4OCO3(s)═NO3(g)+O2O(g)+CO2(g)△O=+185.57 kJ mol-1，能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向
C．因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(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(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
2．下列內(nèi)容與結(jié)論相對應(yīng)的是
選項 內(nèi)容 結(jié)論
A 該過程的
B 常溫下，硝酸銨固體溶于水可自發(fā)進(jìn)行 該過程的
C 一個反應(yīng)的 反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行
D 能自發(fā)進(jìn)行 則該反應(yīng)的
3．灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿。現(xiàn)把白錫制造的器皿在0℃、100kPa環(huán)境下存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用呢？(已知在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)的焓變和熵變分別為，，當(dāng)時能自發(fā)反應(yīng))
A．會變 B．不會變 C．不能確定 D．升高溫度才會變
4．在以下的變化中，體系的熵減小的是
A．冰熔化 B．乙烯聚合為聚乙烯
C．蔗糖在水中溶解 D．紅磷轉(zhuǎn)化成白磷
5．可用焓變和熵變來判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，下列都是能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其中是吸熱反應(yīng)且反應(yīng)后熵增的是
A． B．
C． D．
6．通過煤的氣化、液化和干餾可以實現(xiàn)煤的綜合利用，其中煤的氣化發(fā)生的反應(yīng)為，反應(yīng)過程中能量變化如圖所示。下列有關(guān)該反應(yīng)的、的說法中正確的是
A． B．
C． D．
7．水凝結(jié)成冰的過程中，其焓變和熵變正確的是
A．ΔO>0 ΔS<0 B．ΔO<0 ΔS<0 C．ΔO>0 ΔS>0 D．ΔO<0 ΔS≥0
8．化學(xué)反應(yīng)方向的綜合判據(jù)是判斷反應(yīng)能否白專進(jìn)行的關(guān)鍵。由于反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，根據(jù)下表數(shù)據(jù)。
化學(xué)反應(yīng) AO/kJ·mol—1
① -98 57.2
② 393.5 -2.86
③ -176 -285
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：反應(yīng)①在 下(填“高溫”、“低溫”、“任何溫度)正向能自發(fā)進(jìn)行。
（2）有人提出采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎脽岱纸夥ǚ纸釩O2，以減少CO2的排放，你認(rèn)為是否可行？ (填“是”或“否”)。闡述判斷的理由 。
（3）利用綜合判據(jù)，計算反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍 。(寫出過程)
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