学高中化学.化学反应进行的方向习题选修讲义

第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向1．下列说法正确的是()A．凡是放热反应都是自发的,凡是吸热反应都是非自发的B．自发反应熵一定增大,非自发反应熵一定减小或不变C．自发反应在适当条件下才能实现D．自发反应在任何条件下都能实现解析：放热反应大多是能够自发进行的过程,而吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大,可能减小,也可能不变；过程的自发性只能用于判断过程的方向,反应是否能实现还要看具体的条件。

答案：C2．下列关于化学反应焓变的叙述中,正确的是()A．化学反应的焓变与反应的方向性无关B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向C．焓变为正的反应都是吸热反应D．焓变为正的反应都能自发进行解析：反应能否自发进行(方向性)是由ΔH－TΔS决定的,与ΔH、ΔS和T都有关。

焓变只表达化学反应是释放能量还是吸收能量,不能用来独立判断反应的自发性。

答案：C3．下列对熵的理解不正确的是()A．同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小B．体系越有序,熵值越小；越混乱,熵值越大C．与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小D．25 ℃、1.01×105 Pa时,2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应解析：熵指的是混乱程度,越混乱其熵值越大,故B正确；对于同一物质,由固→液→气三态熵值逐渐增大,故A正确；自发过程是熵增的过程,故C错误；对于D选项中的反应,由于反应后分子数增多,故熵值逐渐增大。

答案：C4．某化学反应其ΔH＝－122 kJ·mol－1,ΔS＝－431 J·mol－1·K －1,则以下关于此反应的自发性描述中正确的是()A．在任何温度下都能自发进行B．仅在低温下自发进行C．仅在高温下自发进行D．在任何温度下都不能自发进行解析：因ΔH<0,ΔS<0,由ΔG＝ΔH－TΔS<0判断,只有低温时反应才能自发进行。

答案：B5．指出下列反应或过程的ΔS的正、负号,并判断常温时,反应能否自发进行。

第二单元⎪⎪ 化学反应的方向和限度第一课时 化学反应的方向————————————————————————————————————— [课标要求]1．了解自发反应与非自发反应的含义 。

2．了解熵的基本含义及能量判据和熵判据的基本内容。

3．能依据化学反应的焓变与熵变判断反应进行的方向。

1．自然界变化的方向性(1)自然界的变化具有方向性。

(2)实例①室温下，冰会融化成水，而水不能结成冰；②水总是从高处流向低处，而不会自动从低处流向高处。

2．化学反应的方向性自动进无法进行，而其逆反应自动(1)化学反应具有方向性，许多化学反应的正反应能行。

(2)写出下列反应的化学方程式，并判断是否能自动进行：自发反应：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。

[特别提醒](1)自发反应可被利用来完成有用功。

例如：1．在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应称之为自发反应。

2．同种同量物质的熵值：S (g)>S (l)>S (s)。

有气体生成的反应，固体溶于水的过程是熵增加的过程。

3．大多数放热反应都能自发进行；大多数熵增的反应都能自发进行。

4．焓减(ΔH <0)、熵增(ΔS >0)反应在所有温度下都能自发进行。

焓增(ΔH >0)、熵减(ΔS <0)反应在任何温度下都不能自发进行；焓减、熵减反应在低温下自发进行；焓增、熵增反应在高温下能自发进行。

自然界变化的方向性与化学反应的方向性①甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功； ②锌与CuSO 4溶液反应可设计成原电池。

(2)非自发反应要想发生，则必须对它做功。

例如： ①通电将水分解成H 2和O 2；②植物在光照下，能将CO 2和H 2O 转化成C 6H 12O 6和O 2。

1．下列过程非自发进行的是( )A ．水由高处向低处流B ．天然气的燃烧C ．铁在潮湿空气中生锈D ．室温下水结成冰解析：选D 水由高处向低处流，天然气的燃烧，铁在潮湿的空气中生锈均属自发过程；室温下，水结冰属非自发过程。

第四节化学反应进行的方向一、自发过程与自发反应1．自发过程(1)含义：在确定条件下，不用借助于外力就可以自动进行的过程。

(2)特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。

②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。

2．自发反应在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度。

二、化学反应进行方向的判据1．焓判据(能量判据)放热反应过程中体系能量降低，因此具有向最低能量状态进行的倾向，科学家提出用焓变(能量改变)来推断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。

2．熵判据(1)熵：用来度量体系混乱程度的物理量。

熵值越大，混乱程度越大。

符号为S。

单位：J·mol－1·K －1。

(2)熵值大小的比较：同一种物质在不同状态时的熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。

(3)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零。

(4)熵判据：用熵变来推断反应进行的方向。

3．复合判据过程的自发性只能用于推断过程的方向，不能确定过程是否确定会发生和过程发生的速率。

综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于全部的过程，只依据一个方面来推断反应进行的方向是不全面的。

学问点一自发过程与自发反应1．下列过程是非自发的是()A．水由高处向低处流B．自然气的燃烧C．铁在潮湿的空气中生锈D．水在室温下结冰答案 D解析自然界中水由高处向低处流、自然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、冰在室温下溶化，都是自发过程，其逆过程都是非自发过程。

2．试验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。

对此说法的理解正确的是()A．全部的放热反应都是自发进行的B．全部的自发反应都是放热的C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素D．焓变是确定反应是否具有自发性的惟一判据答案 C解析多数能自发进行的反应都是放热反应，但并不是全部能自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数”，必定存在特例，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是惟一因素。

第三节化学反应的方向一、化学反应自发进行方向的判据（一）焓判据——自发反应与焓变的关系：多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有很多吸热反应也能自发进行。

因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。

反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

（二）熵判据1、熵（1）定义：熵是衡量体系混乱度大小的物理量。

（2）符号和单位：S，常用单位：J/(mol·K)（3）影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大①与物质的量的关系：物质的量越大→粒子数越多→熵值越大②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s)③不同物质熵值的关系：I、物质组成越复杂→熵值越大II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多→熵值越大2、熵变（1）定义：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS（2）计算公式：ΔS=生成物总熵-反应物总熵3、熵判据——自发反应与熵变的关系多数能自发进行的化学反应是熵增的反应。

熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。

二、自由能与化学反应的方向（一）自由能与化学反应的方向：在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为ΔG，单位为kJ/mol）的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：即ΔG=ΔH-TΔS。

这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。

即：ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行；ΔG=ΔH-TΔS=0，反应处于平衡状态；ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行。

（二）综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况：焓变熵变化学反应能否自发进行ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行ΔH<0 ΔS<0 较低温度时自发进行ΔH>0 ΔS>0 高温时自发进行小结：“大大高温，小小低温”（三）应用判据时的注意事项（1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。

4-2-4化学反应进行的方向知识梳理一、焓判据1、 用焓变来判断反应进行的方向，就是焓判据。

2、 化学反应的方向与能量的关系能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。

(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。

例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热： 4Fe(OH)2(s)＋2H 2O(1)＋O 2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH (298 K)＝－444.3 kJ/mol (2)有不少吸热反应也能自发进行。

例如：NH 4HCO 3(s)＋CH 3COOH(aq)=CO 2(g)＋CH 3COONH 4(aq)＋H 2O(1)ΔH (298 K)＝＋37.30 kJ/mol(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。

例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO 3的分解反应。

CaCO 3(s)===CaO(s)＋CO 2(g) ΔH (298 K)＝＋178.2 kJ/mol 所以反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。

二、熵判据1、熵和熵变（1）熵是用来表示物质混乱程度（或无序）的物理量。

对于一个由大量粒子组成的体系，人们用熵来描述体系的混乱度，符号为S 。

熵值越大，体系混乱度越大。

在同一条件下不同的物质有不同的熵值，而同一物体的熵值与条件有关。

对同一物质来说，()()()s S l S g S >>。

（2）熵变：化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。

反应的熵变ΔS 为反应产物总熵与反应物总熵之差。

对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。

2、熵判据在于外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变（ΔS ）大于零。

这个原理也叫熵增原理，再用来判断过程的方向时，就称为熵判据。

(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。

第四节化学反应进行的方向1、识记焓和熵的概念，能够体会到化学反应方向的规律性2、通过学习教材，理解焓变与熵变对化学反应方向进行的共同影响3、学会应用能量判据和熵判据分析化学反应进行的方向一、自发过程和自发反应（一）自发过程：在一定条件下，不用借助于外力就可以自动进行的过程如：水往低处流、冰在常温下自动熔化、气体分子的自由扩散、电流从电压高的地方流向电压低的地方、蔗糖溶于水得均一的溶液（二）自发反应：在给定的条件下，能自发地进行到显著程度的反应如：铁在潮湿的空气中缓慢腐蚀、生石灰溶于水生成熟石灰、酒精的燃烧、铁粉与硫粉混合加热生成硫化亚铁（需点燃，但一旦发生就能自发地进行下去）、钠与水的反应等自发的放热反应：甲烷燃烧、铁生绣、H2与O2反应、H2与Cl2反应等（三）非自发反应：不能自发地进行，必须借助于某种外力才能进行的反应如炽热的炭与水蒸气生成CO与H2（四）自发的吸热过程和反应：①室温下冰的融化、硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程②在25℃、101kPa时，N2O5和碳酸铵的分解都是自发的吸热过程2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g) △H=＋56.7kJ·mol－1(只要是从分子数小的到分子数大的反应，都是自发的过程，)熵增加原理(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3＋NH3△H=＋74.9kJ·mol－1（五）既不吸热也不放热的自发过程如图分别装有A、B两种气体，打开活塞，则A、B会运动，使得最终两种气体均匀混合并占据这两个瓶子，此自发过程既不吸热也不放热。

（六）自发过程和自发反应的应用1、用来完成有用功如向下流动的水可推动机器、汽油燃烧可在内燃机中被用来做功、可将氢气设计成燃料电池2、一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。

非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高处、通电可将水分解二、判断反应进行方向的焓判据(能量判据)自发过程的体系总是趋向于从高能量状态转变为低能量状态（这时反应体系对外部做功或释放能量），表现为焓变△H＜0，这一经验规律就是能量判据，即焓判据判断反应进行的方向依据的是焓变，即焓判据规律：1、对于密闭体系，在恒压和不做其他功的条件下发生变化，吸收或放出的热量等于体系的焓的变化2、实验事实证明：多数能自发进行的化学反应是放热反应，即△H＜0C3H8的燃烧、Na在Cl2中点燃、H2与F2的反应等均是因为它们是放热反应而能自发进行，并且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应进行得越完全3、但是，不少吸热过程和吸热反应也能自发进行如硝酸铵溶于水吸热、NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) △H=＋37.30kJ·mol－1还有一些吸热反应在较低的温度下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行，如在室温和较高温度下均为吸热过程的碘酸钙的分解：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g) △H(298K)=＋178.2kJ·mol－1△H(1200K)=＋176.5kJ·mol－14、焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素只是根据焓变来判断反应进行的方向是不完全的三、判断反应进行的熵判据在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。