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第 11 讲 化学反应的方向
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课前引入
自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。
例如，水总是自发地从高处流向低处，放在书包里的耳机线总是自发地缠绕到一起，而相反的过
程却不能自发进行。
有些化学反应也是自发进行的，而且具有方向性。
那么，如何判断化学反应自发进行的方向呢?
知识精讲
一、自发过程与自发反应
1．自发过程：在一定条件下，不需借助外力就能____________的过程。
（1）特点：①高能状态 → 低能状态（对外做功或释放热量）；②有序 → 无序（无序体系更加稳定）。
（2）实例：高山流水，自由落体，冰雪融化。
杨sir化学，侵权必究2．自发反应：在给定的条件下，可以____________到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈。
3．特征：具有____________，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯
定不能自发进行。
【答案】自发进行 自发进行 方向性
思考与交流：自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？
【答案】不是，如H 和O 反应需要点燃。
2 2
二、焓判据
1．放热过程中体系能量_______，ΔH_______，具有自发的倾向。
2．实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的。
如：Zn(s) +CuSO (aq) =ZnSO (aq) +Cu(s) ΔH =-216.8kJ/mol
4 4
3．有些吸热反应也可以自发进行，如Ba(OH) ·8H O晶体与NH Cl晶体的反应是吸热的，但是这个反应却
2 2 4
是可以自发进行的，故不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向，焓变只是影响反应方向的一种因
素。
【答案】降低 ＜0
三、熵判据
1．熵的定义
描述体系_____________的物理量，一般用S表示。熵值越大，体系的混乱度_______。
2．熵的大小
同种物质的熵值与其存在状态有关， S(g) ____ S(l) ____ S(s)。
杨sir化学，侵权必究
3．熵判据
体系的混乱度（即熵值）增加， ΔS＞0，反应有自发的倾向。
杨sir化学，侵权必究
有些熵减的过程也能自发进行，如乙烯聚合为聚乙烯的反应，故熵变只是影响反应方向的一种因素。
【答案】混乱程度 越大 ＞ ＞
四、复合判据（自由能ΔG）
1. 定义：在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能的变化ΔG = ΔH﹣TΔS。(单位为kJ/mol)
2. 判断标准：
（1）当ΔG <0时，反应能自发进行；
杨sir化学，侵权必究
（2）当ΔG =0时，反应处于平衡状态；
（3）当ΔG >0时，反应不能自发进行。
情况 焓变 熵变 自由能变化 反应能否自发进行
① ΔH＜0 ΔS＞0 _________ _________
② ΔH＞0 ΔS＜0 _________ _________
③ ΔH＜0 ΔS＜0 _________ _________④ ΔH＞0 ΔS＞0 _________ _________
【答案】ΔG＜0 能
ΔG＞0 不能
无法判断 无法判断
无法判断 无法判断
对点训练
题型一：自发过程与自发反应
杨sir化学，侵权必究
【例1】下列过程是非自发的是
A．水由高处向低处流
B．氯气和溴化钾溶液的反应
C．铁在潮湿空气中生锈
D．室温下水结成冰
【答案】D
【详解】
A．水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选；
B．氯气的氧化性比溴强，氯气能够与KBr溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，故B不选；
C．铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，故C不选；
D．室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，故D选；
故选D。
题型二：熵的大小比较
杨sir化学，侵权必究
【变 2】判断下列反应的熵值的变化，在横线上填入“增大”“减小”或“不变”。
(1) ：_______。
(2) ：_______。
【答案】减小 不变
【详解】
(1)反应 中，气体分子数减少，混乱度减小，熵减小；
(2)反应 中，气体分子数不变，混乱度几乎不变，熵几乎不变。题型三：自由能判断反应进行的方向
杨sir化学，侵权必究
【变3-1】下列说法不正确的是
A． 室温下不能自发进行，说明该反应的
B．放热及熵增加的反应，一定能自发进行
C．已知反应 ，高温下为自发过程，低温下为非自发过程
D．知道了某过程有自发性之后，则可确定过程是否一定会发生
【答案】D
【详解】
A．根据反应方程式，该反应为熵增，根据 进行分析，该反应不能自发进行， ＞0，因
此可以说明该反应为 ，故A说法正确；
B．放热反应，推出 ＜0，熵增，推出 ＞0，根据复合判据，任何温度下，该反应都能自发进行，
故B说法正确；
C．该反应是熵增，推出 ＞0，该反应 ，根据复合判据，高温下能够自发进行，低温下非自发
进行，故C说法正确；
D．过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的概率，故D说法
错误；
答案为D。
【变3-2】现有两个热化学反应方程式：
(l)+H (g) (l) ΔH＞0 ①
2
(l)+2H (g) (l) ΔH＜0 ②
2
下列说法正确的是
A．反应①②中都存在：ΔS＞0
B．反应①一定不能自发进行
C．在通常情况下，①②都能自发进行
D．反应②高温时，可自发进行
【答案】B
【详解】A．由题中热化学反应方程式可知，反应①②均为熵减反应，即ΔS＜0，A项错误；
B．由题可知，反应①ΔH＞0，ΔS＜0，则ΔH-TΔS＞0，所有温度下反应都不能自发进行，B项正确；
C．由B项可知，反应①在所有温度下都不能自发进行；反应②的ΔH＜0，ΔS＜0，则在低温条件下，ΔH-
TΔS＜0，即反应②低温时，可自发进行，C项错误；
D．由题可知，反应②ΔH＜0，ΔS＜0，则在低温条件下，ΔH-TΔS＜0，即反应②低温时，可自发进行，D
项错误；
答案选B。
【例5】已知体系自由能变化 时反应能自发进行．两个氢化反应的 与温度的关系
如图所示，下列说法正确的是
A．反应①的
B．反应②在 时的反应速率很快
C．温度大于 时，反应①能自发进行
D．反应②的
【答案】C
【分析】
由图像分析可知：反应①随温度的升高， 逐渐减小；反应②随温度的升高 逐渐增大，结合
分析解答。
【详解】
A．反应①随温度的升高， 逐渐减小，则 ，故A错误；
B．该题我们可以推测自发反应时的温度，但无法推测什么温度的反应快慢，故B错误；
C．因 时，反应能自发进行，反应①在温度大于1000℃时 ，故此时反应①能自发进行，故
C正确；
D．根据数学知识可知， 为该图像的截距，而反应而的截距小于0，故 ，故D错误；答案选C。
【变5-2】已知异丁烯与HCl发生加成反应有两种可能，反应历程及能量变化如图1、图2所示：
下列说法错误的是
A．反应①比反应②速率快
B．过渡态Ⅰ比过渡态Ⅱ稳定
C．异丁烯与HCl发生加成反应的主要产物为(CH)CCl
3 3
D．异丁烯与HCl发生加成反应是放热反应，故能自发进行
【答案】D
【详解】
A．生成①的过程所需活化能较低，则反应速率较快，故A正确；
B．过渡态Ⅰ能量较低，则比过渡态Ⅱ稳定，故B正确；
C．活化能越低，反应越易进行，可知异丁烯与HCl发生加成反应的主要产物为(CH)CCl，故C正确；
3 3
D．根据图像可知反应物总能量高于生成物总能量，因此异丁烯与HCl发生加成反应是放热反应，但能否
能自发进行还需要考虑熵变，故D错误；
故选D。
【例6】回答下列问题：
杨sir化学，侵权必究
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解 ，发生反应：
，该反应的∆H________(填“>”或“<”，下同)0，∆S_______0，在低温下，该反应________(填“能”
或“不能”)自发进行。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO 和N，化学方程式为 。反应在常温下能够自发进行，则
2 2
反应的∆H______(填“>”或“<”)0。
(3)已知在 、 时石灰石分解反应 的 、 。
①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。
(4)已知 ，该反应能够自发进行
的反应条件是______。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的∆S_____(填“>”或“<”)0。
【答案】> > 不能 < 不能 能 高温 >
【详解】
(1)由于 在 中燃烧生成 为放热反应，则二氧化碳分解生成 和氧气的反应为吸热反应，
，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加， ，故低温下
，反应不能自发进行。
(2) 时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下 ，常温下反应能够自发进行，
则 。
(3)①根据 时反应自发进行，已知 ， ，则常温下不能自发进行；
②该反应的 、 ，高温条件下能使 ，而常温条件下
，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素。
(4)该反应的 、 ，则高温时 ，反应能自发进行。
(5)已知某吸热反应能自发进行，即 ， ，则 。
提分特训
【题1】下列说法正确的是
A．在常温下，放热反应能自发进行吸热反应不能自发进行B． ，能自发进行的原因是 ＞0
C．焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
【答案】B
【详解】
A． H-T S＜0的反应可自发进行，则常温下放热反应、吸热反应均可能自发进行，故A错误；
B． H=+185.57 kJ•mol-1，能自发进行的原因是 S＞0，可满足 H-T S＜0，故B正确；
△ △
C．焓变和熵变单独作为反应自发性的判断依据，不够准确，故C错误；
△ △ △ △
D．使用催化剂不能改变化学反应进行的方向，故D错误；
故选：B。
【题2】下列说法中正确的是
A．吸热反应反应一定不能发生反应
B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C．需要加热才能发生的反应，一定是吸热反应
D．催化剂可以改变反应进行的方向
【答案】B
【详解】
A．吸热反应在一定条件下能发生反应，例如加热时碳和二氧化碳可以反应生成CO，A错误；
B．某吸热反应能自发进行，即ΔH＞0，根据ΔG=ΔH－TΔS＜0可知该反应一定是熵增反应，B正确；
C．需要加热才能发生的反应，不一定是吸热反应，例如碳燃烧等，C错误；
D．催化剂可以改变反应速率，不能改变反应进行的方向，D错误；
答案选B。
【题3】实验证明，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．所有的放热反应都是自发进行的
杨sir化学，侵权必究
B．所有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．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素
【答案】C
【详解】
多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵晶体与氢氧化
钡晶体的反应是自发进行的吸热反应，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
是唯一因素，C正确。
故选C。
【题4】在工业生产中，对能够发生的化学反应，研究和选择合适的反应条件才有实际意义。恒温恒压下，
下列过程一定不能自发进行的是
A．4HCl(g)+O (g)=2Cl (g)+2HO(g)△H<0
2 2 2B．CaO(s)+CO (g)=CaCO (s)△H<0
2 3
C．2NO(g)=4NO (g)+O(g)△H>0
2 5 2 2
D．2HO(1)+O (g)=2HO(aq)△H>0
2 2 2 2
【答案】D
【分析】
根据△G=△H-T△S，若△H＜0且△S＞0，则反应自发进行；若△H＞0且△S＜0，则反应不能自发进行；
若△H＞0且△S＞0，则反应在高温下自发进行；若△H＜0且△S＜0，则反应在低温下自发进行。
【详解】
A．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，A不符合题意；
B．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，B不符合题意；
C．随着反应的进行，气体的物质的量增多，△S＞0，又△H<0，故可自发进行，C不符合题意；
D．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H＞0，故不能自发进行，D符合题意；
故选D。
【题5】下列对化学反应预测不正确的是
选项 化学方程式 已知条件 预测
A W(s)＋G(g)= 2Q(g) 任何温度都自发进行 ΔH＜0
B 4M(s)＋N(g)＋2W(l)= 4Q(s) 常温下自发进行 ΔH＞0
B 3C(s)＋CaO(s)= CaC(s)＋CO(g) 常温下不能自发进行 ΔH＞0
2
D 2NO(g)＋O(g)=2NO(g) 常温下能够自发进行 ΔH＜0
2 2
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【详解】
A．W(s)+G(g)═2Q(g)反应为气体的化学计量数增大的反应， S＞0， H＜0，反应能够自发进行，A正确；
B．4M(s)+N(g)+2W(l)═4Q(s)为气体的化学计量数减小的反应， S＜0，当 H＞0时， H-T S＞0，一定
△ △
不能自发进行，B错误；
△ △ △ △
C．3C(s)＋CaO(s)= CaC (s)＋CO(g) 的∆S＞0，在常温下不能自发进行，则表明反应吸热，即说明该反应的
2
ΔH＞0，C正确；
D．常温下，2NO(g)＋O(g)===2NO (g) 的∆S＜0，能够自发进行，则表明反应放热，即该反应的ΔH＜0，
2 2
D正确；
故答案为：B。
【题6】判断正误
(1)ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行_______
(2)一定温度下，反应MgCl (l) Mg(l)＋Cl(g)的ΔH＞0、ΔS＞0_______
2 2
(3)反应NH (g)＋HCl(g)=NH Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0_______
3 4
(4)2NO(g)＋2CO(g)=N(g)＋2CO(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0_______
2 2(5)SO (g)=S(g)＋O(g) ΔH＞0，ΔS＞0，该反应不能自发进行_______
2 2
(6)SO (g)＋2HS(g)=3S(s)＋2HO(l) ΔH＜0，低温下能自发进行_______
2 2 2 杨sir化学，侵权必究
(7)常温下，反应C(s)＋CO(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0_______
2
(8)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向_______
(9)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条
件下也可自发进行 _______
(10)NH HCO (g)=NH (g)＋HO(g)＋CO(g) ΔH=185.57 kJ·mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱
4 3 3 2 2
度增加的方向转变的倾向_______
【答案】错误 正确 正确 错误 错误 正确 正确 错误 正确 正确
【详解】
(1)ΔH＜0，ΔS＞0的反应，所有温度下 H-T S＜0，反应自发进行，故错误；
(2)一定温度下，反应MgCl (l) Mg△(l)＋C△l(g)是吸热反应ΔH＞0，气体分子数增大的反应ΔS＞0，故正
2 2
确；
(3)反应NH (g)＋HCl(g)=NH Cl(s)在室温下可自发进行△H-T△S＜0，，又△S＜0，则该反应的ΔH＜0，故
3 4
正确；
(4)2NO(g)＋2CO(g)=N(g)＋2CO(g)在常温下能自发进行△H-T△S＜0，，又△S＜0，则该反应的ΔH＜0，
2 2
故错误；
(5)SO (g)=S(g)＋O(g) ΔH＞0，ΔS＞0，该反应在高温下能自发进行，故错误；
2 2
(6)SO (g)＋2HS(g)=3S(s)＋2HO(l) ΔH＜0，又△S＜0，低温下能自发进行，故正确；
2 2 2
(7)常温下，反应C(s)＋CO(g)=2CO(g)不能自发进行，△H-T△S＞0，ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，故正确；
2
(8)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂只改变反应速率，不影响平衡的移动，使用催化剂不可以改
变化学反应进行的方向，故错误；
(9)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条
件下也可自发进行，还要看△H-T△S的值，故正确；
(10)NH HCO (g)=NH (g)＋HO(g)＋CO(g) ΔH=185.57 kJ·mol-1，该反应为吸热反应，不能自发进行；而
4 3 3 2 2
最终该反应能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，故正确；
提分作业
【练1】下列说法正确的是
A．非自发的反应一定可以通过改变条件使其成为自发反应
B．相同物质的量的同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大
C．反应 在室温下可自发进行，则该反应的
D．恒温恒压下， 且 的反应一定不能自发进行【答案】C
【详解】
A． 且 的反应，即使改变条件也不能自发进行，A错误；
B．熵是指体系的混乱程度，相同物质的量的同种物质： ，B错误；
C．反应能自发进行的判据是 ，由反应方程式 可知，该反应的
，要使 ，必须满足 ，C正确；
D．恒温恒压下， 且 的反应， ，反应一定可以自发进行，D错误；
选C。
【练2】以下判断正确的是
A．C(s)+CO(g)=2CO(g) △H＞0，该反应常温下不能自发
2
B．2Mg(s)+O (g)=2MgO(s) △H＜0，该反应高温才能自发
2
C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行
【答案】A
【详解】
A．在高温下△G=△H-T△S＜0反应能进行，△H＞0，该反应常温下不能自发，故A正确；
B．△G=△H-T△S＜0反应能进行，由于△H＜0，则该反应在常温就能自发进行，故B错误；
C．自发进行的反应熵值不一定增大，化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，非自发反应的熵不一定减
小，故C错误；
D．不能根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行，如
碳酸氢铵的分解，故D错误；
故选A。
【练3】对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是
A．非自发过程在一定条件下可能变成自发过程
杨sir化学，侵权必究
B．若△H>0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行
C．若△H＜0，△S>0，任何温度下都能自发进行
D．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
【答案】D
【详解】
A．非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生，故A正确；
B．若△H>0，△S＜0，则△H-T△S>0任何温度下都不能自发进行，故B正确；
C．若△H＜0，△S>0，则△H-T△S<0任何温度下都能自发进行,故C正确；
D．需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解，故D错误；
故答案为：D
【练4】下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是A．1molSO 在不同状态时的熵值：S[SO (s)]>S[SO (1)]>S[SO (g)]
3 3 3 3
B．常温下，反应C(s)+CO(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
2
C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行
D．2KClO(s)=2KCl(s)+3CO (g)ΔH>0能否自发进行与温度无关
3 2
【答案】B
【详解】
A．物质聚集状态不同熵值不同 ， 气体 S> 液体 S> 固体 S，1molSO 在不同状态时的熵值：
3
S[SO (s)]0，故B正确；
C．反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当 时反应能自发进行， 时反应不
能自发进行，焓变小于零的反应， ，若 ，高温下可以 ，反应不能自发进行，熵
变大于零的反应， ，若 ，高温下可以 时反应可自发进行，故C错误；
D． 、 ，由 的反应可自发进行，可知能否自发进行与温度有关，故
D错误；
故答案为B。
【练5】下列关于判断过程的方向的说法正确的是
A．所有自发进行的化学反应都是放热反应
杨sir化学，侵权必究
B．自发反应在任何条件下都能发生
C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D．同一物质的固，液、气三种状态的熵值相同
【答案】C
【详解】
A．反应能否自发进行取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能进行，故A错误；
B．反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，故B错误；
C． G= H-T• S＜0时，反应能自发进行，适合于所有的过程，所以由能量判据和熵判据组合而成的复
合判据，将更适合于所有的过程，故C正确；
△ △ △
D．熵值表示混乱度的大小，混乱度越大，熵值越大，同一物质的固态、液态、气态混乱度依次增大，故
D错误；
故选C。
【练6】判断下列说法的正误。① 的反应一定能自发进行 _______
② 的反应一定不能自发进行 _______
③常温下， 晶体与 晶体的反应可自发进行 ________
④常温下，反应 可自发进行 _______
⑤反应的焓变是影响反应能否自发进行的一个因素 ______
【答案】错误 错误 正确 正确 正确
【详解】
①焓变是影响反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素，大多数放热反应( )能自发进行，故
①错误；
②部分吸热反应( )也能自发进行，故②错误；
③中的反应为吸热反应，但常温下可自发进行，故③正确；
④中的反应为放热反应，常温下可自发进行，故④正确；
⑤反应的焓变是影响反应能否自发进行的一个因素，故⑤正确。
【练7】有A、B、C、D四个反应：
反应 A B C D
ΔH/(kJ·mol-1) 10.5 1.80 -126 -11.7
ΔS/(J·mol-1·K-1) 30.0 -113.0 84.0 -105.0
①在任何温度下都能自发进行的反应是______；
②任何温度下都不能自发进行的反应是______；
③另两个反应中，在温度高于______℃时可自发进行的反应是______；在温度低于______℃时可自发进行
的反应是______。
【答案】C B 77 A -161.6 D
【详解】
①自发反应需满足△G=ΔH-TΔS＜0，若ΔH＜0且ΔS＞0，则△G一定小于0，反应在任何温度下都能自发
进行，故此处填C；
②若ΔH＞0且ΔS＜0，则△G一定大于0，反应在任何温度下都不能自发进行，故此处填B；
③将反应A对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＞350 K，即350-273=77
℃，故此处A、77 ℃；将反应D对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＜
111.4 K，即111.4-273= -161.6 ℃，故此处D、-161.6 ℃；倒卖拉黑，关注更新免费领取，淘宝唯一每月更新店铺:知二教育
