1、第四节化学反应进行的方向1了解自发过程和化学反应的自发性。2通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。3初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。(难点)自 发 过 程 和 自 发 反 应基础初探教材整理1自发过程与自发反应的比较自发过程自发反应含义在一定条件下，不需借助外力就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，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，冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须
2、对它做功。如通电将水分解为H2和O2教材整理2自发过程的规律1自发过程的逆方向，相同条件下不自发进行。2体系趋向于从高能状态转变为低能状态。3体系趋向于从有序体系转变为无序体系。探究升华思考探究已知：2H2O22H2O2NH4ClBa(OH2)8H2O=BaCl22NH310H2O均为自发反应。问题思考：(1)自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？【提示】不是。如H2和O2反应需要点燃。(2)自发反应就是物质能量降低的过程吗？【提示】不是。如NH4Cl和Ba(OH)28H2O反应属于吸热反应，反应后生成物能量升高。(3)自发反应与其逆过程互为可逆反应吗？【提示】不一定。可逆反应的正、逆过程均为
3、自发反应，非可逆反应的正、逆过程不属于可逆反应。认知升华1并不是自发反应一定能发生，非自发反应一定不能发生。自发反应和非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。例如：碳的燃烧是一个自发反应，但需要借助外界条件“点燃”，反应才能发生。由食盐水生成H2、Cl2和NaOH为非自发反应，在电解的条件下可以发生。2自发过程与非自发过程，自发反应与非自发反应的关系(1)一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。(2)自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NO(g)O2(g)=2NO2(g)是常温
4、下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。(3)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以及过程发生的速率，如涂有防锈漆和未涂有防锈漆的铜制品器件，它们发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。题组冲关1下列过程是非自发的是()A水由高处向低处流B煤炭的燃烧C铁在潮湿空气中生锈D室温下水结成冰【解析】自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。【答案】D2下列过程是自发进行的吸热反应的是()ANaOH与HCl反应BCO与O2点燃C消石灰与氯化铵晶体的反应DSO3与H2O反应【解析】四项反应均为自
5、发反应，而A、B、D三项均为放热反应。【答案】C3过程的自发性的作用是()A判断过程的方向B确定过程是否一定会发生C判断过程发生的速率D判断过程的热效应【解析】大量事实告诉我们，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速率，所以A正确，B、C错误。放热反应常常能自发进行，但有些吸热反应也能自发进行，D错误。【答案】A4下列关于自发过程的叙述中，正确的是()A只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程C同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程【解析】A项，自发
6、过程可能需要在一定条件下自发进行，如木炭的燃烧；B项，FeSFeS是需要加热的自发过程，故B错；D项，CaCO3CaOCO2属于在高温下进行的非自发过程，故D错。【答案】C化 学 反 应 方 向 的 判 断基础初探教材整理1焓判据1概念：体系总是趋向于从高能状态转化为低能状态(这时体系往往会对外做功或释放能量)，该判据又称能量判据。2应用：由焓判据知，放热过程(HS(l)S(s)。2熵变(1)符号：S(2)规律3熵判据(1)大多数自发反应有向体系混乱度增大的方向进行的趋向，导致体系的熵增大。(2)局限性少数熵减小的反应，在一定条件下也可以自发进行，如10 的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的
7、过程(但它是放热的)；2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 J/(molK)，该反应是熵减过程，但在高温时能自发进行。教材整理3复合判据1表达式：GHTS。2规律当H0时，反应自发进行；当H0，S0，S0或H0，S0时，反应能否自发进行与温度有关。探究升华思考探究以下过程均为自发反应或自发过程：甲烷燃烧：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3 kJ/mol氢气和氧气反应：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol钠与水反应：2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)H368 kJ/mol硝酸铵溶于水
8、要吸热。冰融化要吸热。两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。问题思考：(1)对于自发反应，从能量角度分析它们为什么可以自发？【提示】反应的H均小于0，根据焓判据可知该反应为自发反应。(2)对于自发过程，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？【提示】自发过程与焓无关，但是根据熵判据，它们属于自发过程。(3)合成氨反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJ/mol，S198.2 J/(molK)。根据焓判据分析298 K下该反应是否能自发进行？熵判据呢？【提示】合成氨反应根据焓判据可知该反应能自发进行，但是根据熵判据可知该反应不能自发进
9、行。所以，判断一个反应是否能自发进行，应用综合判据GHTS来分析。认知升华1焓判据：放热过程中体系能量降低，H0)的方向转变的倾向。3复合判据(1)判据(2)温度对反应方向的影响题组冲关题组1焓变与反应方向1下列自发反应可用焓判据来解释的是()A2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/molB(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/molC2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/molDCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJ/mol【解析】从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能
10、量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。【答案】C2已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H395.4 kJmol1关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是()A石墨转化成金刚石是自发的过程B金刚石转化成石墨是自发的过程C石墨比金刚石能量高D金刚石比石墨稳定【解析】由得C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJ/mol，根据焓判据，则说明金刚石变成石墨是自发的，B正确；H0，说明石墨变成金刚石需吸收能量，则说明金刚石比石墨能量高，不稳定。【答案】B题组2熵变与反应方向3下列关于化学反
11、应的熵变的叙述正确的是()A化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的熵变直接决定了反应的方向C熵值增大的反应都是混乱度增大的反应D能自发进行的反应熵值都增大【解析】A项，化学反应有利于向熵增方向自发进行，故A错；B项，熵变不是判断化学反应方向的唯一判据，故B错；D项，能自发进行的反应也有熵减的反应，如NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)，故D错。【答案】C4碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就自发地分解产生氨气，下列说法正确的是()A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增加B碳酸铵分解是因为外界给予了能量C碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分
12、解【解析】碳酸铵分解是吸热反应，因此不能用焓判据来解释反应的自发性，其反应能够自发进行，是因为体系中氨气的生成使熵增大。【答案】A题组3复合判据与反应方向5下列反应中，在高温下不能自发进行的是() 【导学号：29910029】ACO(g)=C(s)O2(g)B2NO2(g)=2NO(g)O2(g)C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)DMgCO3(s)=MgO(s)CO2(g)【解析】根据GHTS0时，不反应不能自发进行，即对于熵减(S0)在任何温度下均不能自发进行。A项，H0，S0的反应，故不选。【答案】A6一定条件下发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H
13、2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJmol1)的变化：关于该反应的下列说法中，正确的是()AH0，S0BH0，S0CH0，S0DH0【解析】根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，H0该反应发生后气体的物质的量减小，S0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应H0、S0，所以根据HTS可知在温度较高的时候，可能小于0。(3)根据HTSH/S1 111.6 K。【答案】(1)不能(2)能(3)1 111.6K学业分层测评(十)(建议用时：45分钟)学业达标1下列说法正确的是()A凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的B自发反应的熵一定增
14、大，非自发反应的熵一定减小C常温下，反应C(s)CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0D反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0【解析】反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的。若H0，则一定自发，若H0，S0，则一定不能自发，若H0，S0，S0，反应能否自发和温度有关，A、B错误；C项中反应的S0，若H0，正确；D项中反应的S0，能自发，说明H0，错误。【答案】C2下列说法完全正确的是()A自发进行的反应均是H0【解析】有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不
15、能独立地作为自发性的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即S不一定为正值，如2H2S(g)O2(g)=2H2O(s)2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增反应。【答案】D3水结冰的过程的焓变和熵变正确的是 ()AH0，S0BH0CH0，S0DH0，S0【解析】H2O(l)H2O(s)为S0的放热(H0)过程。【答案】D4某反应：A=BC在室温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程H、S的判断正确的是() 【导学号：51182014】AH0、S0、S0CH0DH0、S0【解析】由GHTS0反应自发进行知：H0、S0、S0的反应一定不能自发进行；H
16、0的反应一定能自发进行；H0、S0的反应在高温时自发进行。【答案】A5已知反应：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，下列对于反应2H2O(l)=2H2(g)O2(g)的说法不正确的是()A吸热反应BS0C只能在电解条件下进行D在一定温度下可以自发进行【解析】根据2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1知，2H2O(l)=2H2(g)O2(g)的H571.6 kJmol1，则第2个反应为吸热的熵增反应，A、B正确；由HTS、“”、“”或“”)。(3)该反应_自发进行(填“能”或“不能”)。(4)升高温度平衡常数K_(填“增大”、“减小”或“不
17、变”)，平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。【解析】据图像可知，该反应是放热反应，故Q0。据反应特点可知，该反应是熵增大的反应；据此可知该反应能自发进行；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。【答案】(1)(3)能(4)减小逆反应8有A、B、C、D 4个反应：反应ABCDH/(kJmol1)10.51.8012611.7S/(Jmol1K1)30.0113.084.0105.0则在任何温度都能自发进行的反应是_；任何温度都不能自发进行的反应是_；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_。【解析】当H0时，反应在任何温度下能自发进行，
18、当H0，S0，S0时在高温下能自发进行，则反应A需要的温度须高于：T350 K或(350273)77；当H0，S0时在低温下能自发进行，则反应D所需温度须低于T111.4 K或(111.4273)161.6 【答案】CB77A161.6 D能力提升9灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知在0 、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为H2 180.9 Jmol1，S6.61 Jmol1K1)()A会变B不会变C不能确定D升高温度才会变【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向着HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0 、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡灰锡的HTS值的问题。HTS2 180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol10，S0BH0CH0，S0DH0，Spq，故为S0。【答案】C
