文档内容
第 05 讲 化学反应的方向
1.证据推理与模型认知：了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发
性的思维方法模型。
2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强
对化学反应自发性研究重要意义的认识。
一、自发过程和自发反应
自发过程 自发反应
在一定条件下，不用借助外力，就能自 在给定的条件下，可以自发进行
含义
发进行的过程 到显著程度的化学反应
具有方向性，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
特征
该条件下肯定不能自发进行
举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈
(1)可被用来完成有用功。如H 燃烧可设计成原电池。
2
应用
(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H 和O
2 2
二、化学反应进行方向的判据
1．焓变与反应的方向
(1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变
化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。
(2)焓变与化学反应进行方向的关系
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应也可以自发进行，如：
2NO(g) 4NO (g)＋O(g) ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。
2 5 2 2
结论：只用焓判据判断反应是否自发不全面。
2．熵变与反应的方向
(1)熵、熵变的概念
(2)熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。
②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。(3)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断
反应进行的方向。
(4)熵变与化学反应进行方向的关系
①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如
2KClO=====2KCl＋3O↑；
3 2
CaCO ＋2HCl===CaCl ＋HO＋CO↑等。
3 2 2 2
②有些熵减的反应也可以自发进行，如：
Ca(OH) (aq)＋CO(g)===CaCO (s)＋HO(l)。
2 2 3 2
结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。
3．自由能与化学反应的方向
(1)自由能变化
符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。
(2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变有关，还与温度有关。
(3)反应方向与自由能的关系
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。
①当ΔG＜0时，反应能自发进行；
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。
4.判断化学反应自发性的方法
焓变(ΔH) 熵变(ΔS) 反应在某状况下能否自发进行
＜0 ＞0 能自发进行
＞0 ＜0 不能自发进行
＜0 ＜0 取决于温度，低温自发
＞0 ＞0 取决于温度，高温自发
考点一 自发过程和自发反应
例1．下列关于反应自发性的说法正确的是
A．△H＜0、△S＞0的反应，有利于自发进行
B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
D．自发反应在任何条件下都能自动进行，现象明显
考点二 焓变和熵变与反应进行方向的判断
例2．下列说法正确的是（ ）
A．在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向B．温度、压强一定时，熵增加的反应一定能自发进行
C．反应熵变是决定反应能否自发进行的唯一因素
D．固体的溶解过程只与焓变有关
考点三 自由能(复合判据)与反应进行方向的判断
例3．已知：ΔG=ΔH- TΔS，当ΔG<0，反应正向能自发进行，ΔG>0反应正向不能自发进
行。生产合成气的反应：C(s) + H O(g) =CO(g)+ H (g)在高温时才能正向自发进行。下列对
2 2
该反应过程的ΔH、ΔS判断正确的是
A．ΔH>0，ΔS<0 B．ΔH<0. ΔS<0
C．ΔH>0，ΔS> 0 D．ΔH<0，ΔS> 0
考点四 由浓度商和平衡常数判断平衡状态或反应进行的方向
例4．对于CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g)，某温度下平衡常数K为1，向一密闭容器内
2 2 2
同时通入CO(g)、HO(g)、CO(g)、H(g)各1 mol，在该温度下建立平衡时，CO的物质的
2 2 2
量( )
A．大于1 mol B．小于1 mol
C．等于1 mol D．无法确定
1．水凝结成冰中，其焓变和熵变正确的是
A．△H>0 △S＜0 B．△H＜0 △S>0
C．△H>0 △S>0 D．△H＜0 △S＜0
2．下列不属于自发进行的变化是
A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水
C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈
3．下列说法正确的是
A．自发反应是指不需要条件就能发生的反应
B．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
C．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
D．常温下，反应C(s)+CO(g) 2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0
2
4．下列说法不正确的是
A．反应 在低温下能自发进行，说明该反应的
B．非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应
C．反应的限度越大，说明平衡时产物所占比例越高
D．若温度改变，则可逆反应的平衡常数一定改变
5．下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A．1molH O在不同状态时的熵值：S(s)＜S(g)
2B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．某些非自发的反应可以通过改变条件使其成为自发反应
D．反应NH HCO (s)=NH (g)+HO(g)+CO(g) ΔH=+185.57 kJ∙mol−1在高温下能自发
4 3 3 2 2
6．已知反应 的 ， ，下列正确的是
A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行
C．任何温度下都不能自发进行 D．任何温度下都能自发进行
7．针对反应 ，下列说法正确的是
A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行
C．任何温度下都不能自发进行 D．任何温度下都能自发进行
8．干冰升华过程中，其焓变和熵变正确的是
A． ， B． ， C． ， D． ，
9．在恒容密闭容器中进行反应：C(s)＋CO(g) 2CO(g) ∆H>0。下列说法不正确的是
2
A．∆S>0
B．反应在高温下能自发进行
C．当混合气体的密度不再变化时，反应一定达到平衡状态
D．容器内气体浓度c(CO)∶c(CO)=1∶2时，反应一定达到平衡状态
2
10．常压下，1g冰熔化成1g水、1g水蒸发成1g水蒸气的焓和熵的变化情况如图所示。
已知：熔化过程：
蒸发过程：
下列说法不正确的是
A． ； B． ；
C． D．蒸发过程属于高温自发过程11．下列说法中错误的是
A．2CaCO (s)+2SO (g)+O(g)=2CaSO (s)+2CO(g)在低温下能自发进行，则该反应的△H＜0
3 2 2 4 2
B．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变
C．若△H＜0，△S＞0，化学反应在任何温度下都能自发进行
D．NH Cl(s)＝NH (g)+HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H＞0
4 3
12．一定温度和压强下，当△H－T△S＜0时，反应能自发进行。下列反应△H＞0，△S＞
0的是（ ）
A．HCl(g)+NH (g)=NH Cl(s)
3 4
B．高温下能自发进行的反应：2NO(g)=4NO (g)+O(g)
2 5 2 2
C．2H(g)+O(g)=2HO(l)
2 2 2
D．任何温度下均能自发进行的反应：COCl (g)=CO(g)+Cl (g)
2 2
13．在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：
物质 S(J ∙k-1∙mol-1) △H(kJ∙mol-1) ρ(kg∙m-3)
C(石墨) 5.7 -393.51 2260
C(金刚石) 2.4 -395.40 3513
此条件下，对于反应C(石墨)→C(金刚石)，下列说法正确的是
A．该反应的△H＜0，ΔS＜0
B．金刚石比石墨稳定
C．由公式ΔG=△H-TΔS可知，该反应在任何条件下都能自发进行
D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石
14．对于反应 。下列说法正确的是
A．反应的
B．其他条件不变，升高体系的温度，该反应的平衡常数 增大
C．保持其他条件不变，增大O 浓度能提高SO 的反应速率和转化率
2 2
D．使用催化剂能改变反应途径，降低反应的焓变
15．关于恒容密闭容器中进行的反应 ，下列说法不正
确的是
A．
B．在低温下能自发进行
C．当混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡状态
D．单位时间内生成 的同时生成 ，说明反应达到平衡状态16．下列说法正确的是
A．常温下反应2K(s)+2H O(l)=2KOH(aq)+H (g)可自发进行，则该反应为吸热反应
2 2
B．反应SO (g)+HO(l)=HSO (l)的△H>0
3 2 2 4
C．所有自发过程都将导致体系的熵值增大
D．已知2H(g)+O(g)=2HO(l)为自发反应，可通过焓判据来解释该反应能自发进行
2 2
17．在容积不变的密闭容器中，一定量的SO
2
与O
2
发生反应：2SO
2
(g)+O
2
(g)⇌2SO
3
(g)。温
度分别为t 和t 时，SO 的体积分数随时间的变化如图所示，下列关系不正确的是
1 2 3
A．t0 D．K>K
1 2 1 2
18．向某密闭容器中充入一定量的 、 混合气体，一定条件下发生反应：
，平衡时C的物质的量分数与温度、压强的关系
如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的 B．该反应为熵减反应，
C．该反应一定能自发进行 D．增大压强，该反应的平衡常数增大
19．下列关于化学反应的方向叙述中不正确的是
A． 该反应
B．反应 其化学平衡常数表达式为
C．若 ， ，化学反应在任何温度下都能自发进行
D．合成甲醇的反应： ，加入催
化剂对化学平衡常数无影响
20．二氧化碳的捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。
（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 ________（填“>”“<”或“=”，下同）0，
_________0，在低温下，该反应________（填“能”或“不能”）自发进行。
（2） 的转化途径之一是首先利用太阳能或生物质能分解水制 ，然后将 与 转
化为甲醇或其他化学产品。你认为该方法需要解决的技术问题有__________（填字母）。
a．开发高效光催化剂
b．将通过光催化剂制取的 从反应体系中有效分离，并与 发生催化转化
c．二氧化碳及水资源的供应
