1、第四节 化学反应进行的方向课程目标 核心素养建构1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.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，能用焓变和熵变说明化学反应进行的方向。知 识 梳 理一、自发过程和自发反应1.自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。(2)特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。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：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。二、化学反应进行方向的判据1.焓判据放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。2.熵判据(1)熵用来
2、量度体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为 S。(2)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 S)零。(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。3.复合判据综合考虑焓变和熵变的复合判据，更适合所有的反应，只根据一个方面判断化学反应进行的方向是不全面的。(1)判断依据：GHT S。(2)判断标准：G0 反应能自发进行。注意 (1)大多数放热反应是自发反应，但是有些吸热反应也能自发进行。(2)大多数熵增反应属于自发反应，但是有些熵减反应也能自发进行。【自主思考】1.(1)某物质三态的熵值大小顺序如
3、何？(2)焓变 H0 的反应，一定不能自发进行吗？(3)熵变 SS(l)S(s) (2)、(3)都不一定。2.HT S 判据是否适于任何条件下的反应？提示 H TS 判据只能用于温度和压强一定的条件下的反应，不能用于其他条件下(如温度、体积一定)的反应。效 果 自 测1.判断正误，正确的画“” ，错误的画“” 。(1)反应进行的方向与其焓变、熵变有关( )(2)由焓判据可知放热反应容易进行( )(3)由熵判据可知熵值增加的反应是自发反应( )(4)H0 的化学反应都是能自发进行的反应( )(6)用焓判据或熵判据判断同一反应进行的方向其结果相同( )答案 (1) (2) (3) (4) (5)
4、(6) 2.用“”或“ (2) (3) (4)3.下列关于焓变和熵变的说法正确的是( )A.化学反应的焓变与反应的方向有关，化学反应的熵变与反应的方向无关B.化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向，化学反应的熵变不能决定化学反应的方向C.焓变为负的反应都能自发进行，熵变为正的反应也都能自发进行D.化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素解析 一个反应的 HT S0)也是自发的。例如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH 3(g) H74.9 kJ/mol综上所述，单独使用焓判据是不全面的。2.熵判据：熵变与反应方向的关系(1)许多熵增的反应是自发的。例如，固固
5、气：2KClO3 2KCl3O 2；固液 气：= = = = =MnO2 CaCO32HCl= =CaCl2H 2OCO2等。(2)有些熵减的反应也可以自发进行。例如Ca(OH)2(aq)CO 2(g)=CaCO3(s)H 2O(l)综上所述，单独使用熵判据也是不全面的。3.复合判据：G HTS体系的自由能变化(符号为 G，单位为 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自身进行的判据，GHT S。(1)当 H0 时，反应自发进行；(2)当 H0 ， S0， S0 ，或 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 B2.对于一定不能自发进行
6、的反应来说，反应后体系的( )A.混乱度减少，而能量增加B.混乱度增大，而能量降低C.混乱度减少，能量降低D.混乱度增大，能量增加解析 熵增加或焓降低有利于反应自发进行。如果一个反应熵减小焓增加则一定不能自发进行，A 是一定不能自发进行的。根据 HT S0，放热反应的 H0 B.H0，S0 D.H0 ，S0 。反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，H0 。答案 C8.25 、1.0110 5 Pa 时，反应 2N2O5(g)=4NO2(g)O 2(g) H 56.7 kJmol1 自发进行的原因是( )A.是吸热反应B.是放热反应C.是熵减小的反应D.熵增大效应大于能量效应解析
7、该反应是吸热反应，根据焓判据是不能自发进行的，说明该反应之所以能够自发进行是由于熵增效应，并且熵增效应大于能量效应。答案 D9.已知反应 2CO(g)=2C(s)O 2(g)的 H 为正值， S 为负值。设 H 和 S 不随温度而变，下列说法中正确的是( )A.低温下能自发进行B.高温下能自发进行C.低温下不能自发进行，高温下能自发进行D.任何温度下都不能自发进行解析 因为 H0，S0，故 HTS0 ，此反应为非自发进行的反应。答案 D10.反应 CH3OH(l)NH 3(g)=CH3NH2(g)H 2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|H| 17 kJmol 1 ，| HTS|17 k
8、Jmol 1 ，则下列正确的是( )A.H0，HTS0B.H0，HT S 0C.H0，HT S 0D.H0，HTS0解析 某温度下反应自发向右进行，说明 HT S0，即 HTS17 kJmol1 ，若 H17 kJmol1 ，则 S0，不符合事实，故 H17 kJmol1 0，所以选 A 项。答案 A11.已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为：HTS0 反应不能自发进行设反应 A=DE HTS(4 50011T ) Jmol1 ，要防止反应发生，温度必须( )A.高于 409 KB.低于 136 KC.高于 136 K 而低于 409 KD.低于 409 K解析 要防止反应发生需满足 H
9、T S0 的条件，解不等式得 T409 K，故A 正确。答案 A12.在化学反应 A(g)B(g) 2C(g)D(g) HQ kJ/mol 过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)Q_0(填“” “”或“”) 。(2)熵变 S_0(填“” “”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“不变”)，平衡向_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，故 S0；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) (2) (3)能 (4)减小
10、 逆反应13.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质，所查资料信息如下：酸性：H 2SO4H2SeO4H2TeO4；氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合；由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图所示。请回答下列问题：(1)H2 与 S 化合的反应_热量(填“放出”或“吸收”)。(2)已知 H2Te 分解反应的 S0，请解释为什么 Te 和 H2 不能直接化合：_。(3)上述资料信息中能够说明硫元素的非金属性强于硒元素的是_(填序号)。解析 (1)由图示可知 H2 与硫化合的反应 H0，H 2Te 分解时 S0，则化合生成H2Te 的 S0，故反应不能自发进行。答案 (1)放出 (2) 因为化合时 H0，S0 ，故反应不能自发进行 (3)14.二氧化碳捕集、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 CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)O 2(g)，该反应的 H_0，S_0(填“”、 “0，因气体的物质的量增多，所以 S0。H TS 不能 (2)ab
