高中化学 第二章 化学反应速率与化学平衡 重难点十二 焓变与熵变（含解析）新人教版选修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。重难点十二 焓变与熵变一、焓变与熵变的定义：1焓变：焓变是指体系内能的变化，焓变为正值说明反应放热体系能量减小，焓变为负值说明反应吸热体系能量增加2熵变：熵变是指体系混乱程度的变化，熵变为正值说明体系的混乱程度增加，熵变为负值说明混乱程度减小二、焓变与化学反应方向的关系体系总是趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系往往会对外做功或释放能量)这一经验规律是能量判断的依据，即焓变是决定一个化学反应能否自发进行的一个重要因素；1多数能自发进行的化学反应是放热反应2有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下却能自发进行例如：在室温和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应3有不少吸热反应在室温条件下也能自发进行结论：反应放热有利于反应自发进行，反应吸热也有可能自发进行，这说明反应的焓变只是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素 三、熵变与化学反应方向的关系在同一条件下，不同的物质熵值不同，且一物质的熵与其聚集状态及外界条件还有关，一般来说，S(g)S(l)S (s)在密闭的条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，该变化过程体系的熵增大熵值越大，体系的混乱程度越大 1许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行产生气体或气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应2有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行例如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)3有不少熵减小的反应，在一定条件下也可自发进行例如：2Al(s)+Fe2O3(s)Al2O3(s)+2Fe(s)结论：熵增加有利于反应自发进行，熵减小的反应，在一定条件下也可自发进行故熵增原理是解释反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素 由此可见，焓变和熵变都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 四、焓变和熵变与化学反应进行的方向结论：一个化学反应能否自发进行，既与反应的焓变有关，又与反应的熵变有关一般来说体系能量减小和混乱度增加都能促使反应自发进行，焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向，但焓和熵都不是唯一因素，我们不能单纯地根据焓变或熵变来判断某个反应是否自发进行在等温、等压条件下，化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的化学反应自发进行的最终判据是吉布斯自由能变，自由能一般用G来表示且G=H-TS：当G=H-TS0时，反应向正反应方向能自发进行 当G=H-TS=0时，反应达到平衡状态 当G=H-TS0时，反应不能向正反应方向自发进行 题型一：反应熵变的判断典例1：下列反应中，熵减小的是（）A（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g） B2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）CMgCO3（s）=MgO（s）+CO2（g） D2CO（g）=2C（s）+O2（g）分析：物质的由固态或液态变为气态，或生成的气体越多，则混乱度越大，熵值越大，反之越小解答：物质的由固态或液态变为气态，或生成的气体越多，则混乱度越大，熵值越大，反之越小：A、反应由固体生成气体，熵增大，故A错误；B、反应生成的气体的物质的量增多，熵增大，故B错误；C、反应由固体生成气体，熵增大，故C错误；D、反应气体的物质的量减少，熵减小，故D正确故选D点评：本题考查熵变的判断，题目难度不大，注意有关概念的理解题型二：焓变、熵变好温度共同判断反应能否自发进行典例2：某反应2AB（g）C（g）+3D（g）在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为（）AH0，S0 BH0，S0 CH0，S0 DH0，S0分析：当G=H-TS0时，反应能自发进行，G=H-TS0时，反应不能自发进行，据此分析解答：化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当G=H-TS0时，反应能自发进行，A、H0，S0时，G=H-TS0，在室温一定能自发进行，故A错误；B、H0，S0时，在低温下能自发进行，故B错误；C、H0，S0时，在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，故C正确；D、H0，S0时，任何温度下反应都不能自发进行，故D错误故选：C点评：本题考查反应能否自发进行的判断，题目难度不大，注意根据自由能判据的应用题型三：化学反应自发进行与焓变、熵变的关系典例3：（2010杭州一模）下列说法中正确的是（）A凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应B自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C熵增加且放热的反应一定是自发反应 D非自发反应在任何条件下都不能发生分析：反应自发进行的判断依据是H-TS0，由反应的焓变、熵变和温度共同决定解答：A、H0，S0的反应在高温下是非自发进行的反应，H0，S0高温下是自发进行的反应，故A错误；B、H-TS0的反应是自发进行的反应，H0，S0的反应在低温下是自发进行的反应，H-TS0的反应是非自发进行的反应，H0，S0低温下可以是非自发进行的反应，故B错误；C、熵增加S0，且放热H0，反应H-TS0一定是自发反应，故C正确；D、反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件下可以发生，故D错误；故选C点评：本题考查了化学反应自发进行的判断依据，反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，题目较简单本考点要知道焓变和熵变的含义，焓变和熵变的判断和反应自发进行的判据，这里概念和结论较多，因此一定要先把概念和结论掌握好再进行习题巩固【重难点指数】【重难点考向一】 反应熵变的判断【例1】下列反应中，熵减小的是()A(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) B2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)CMgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g) D2CO(g)=2C(s)+O2(g)【答案】D【重难点点睛】考查熵变的判断，物质的由固态或液态变为气态，或生成的气体越多，则混乱度越大，熵值越大，反之越小。【重难点考向二】 焓变、熵变好温度共同判断反应能否自发进行【例2】某反应2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为()AH0，S0 BH0，S0 CH0，S0 DH0，S0【答案】A【解析】AH0，S0时，G=H-TS0，在室温一定能自发进行，故A错误；BH0，S0时，在低温下能自发进行，故B错误；CH0，S0时，在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，故C正确；DH0，S0时，任何温度下反应都不能自发进行，故D错误；故选C。【名师点睛】考查反应能否自发进行的判断，注意根据自由能判据的应用，当G=H-TS0时，反应能自发进行，G=H-TS0时，反应不能自发进行，据此分析。【重难点考向三】 化学反应自发进行与焓变、熵变的关系【例3】下列说法中正确的是()A凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应B自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C熵增加且放热的反应一定是自发反应 D非自发反应在任何条件下都不能发生【答案】C【名师点睛】考查化学反应自发进行的判断依据，反应自发进行的判断依据是H-TS0，反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定。1下列说法正确的是()A自发反应都是熵增大的反应 B升高温度可以抑制盐类的水解 C凡是放热反应都是自发的 D盐类的水解是吸热反应 【答案】D【解析】反应能否自发进行取决于焓变和熵变的综合判据，当G=H-TS0判断反应能自发进行，熵减的、放热的反应和吸热的、熵增加的反应在一定温度下也能满足H-TS0而自发进行，故A、C错误；盐类水解是酸碱中和反应的逆过程，属于吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，促进盐类的水解，故B错误；D正确；故选D。【名师点睛】考查反应自发进行的判断依据和盐类水解的规律，反应能否自发进行可以依据G=H-TS0判断，盐类水解是酸碱中和反应的逆过程，属于吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，据此解答。2深海中存在可燃冰(CH4nH2O固体)，已知：CH4nH2O(s)CH4(g)+nH2O(l)-Q(Q0)深海中能够存在可燃冰，是因为深海具有以下条件中的()A低温高压 B高温低压 C低温低压 D高温高压 【答案】A 【解析】CH4nH2O(s)CH4(g)+nH2O(l)-Q(Q0)正反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，增大压强，平衡逆向移动，因此深海中能够存在可燃冰是因此深海具备了低温、高压，故选A。3反应CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)在高温下才能自发向右进行，则该反应的H、S应为()AH0、S0 BH0、S0 CH0、S0 DH0、S0 【答案】C【名师点睛】在等温、等压条件下，化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的化学反应自发进行的最终判据是吉布斯自由能变，自由能一般用G来表示且G=H-TS：当G=H-TS0时，反应向正反应方向能自发进行，据此判断。4下列说法中，正确的是()A自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 B自发反应在恰当条件下才能实现 C自发反应在任何条件下均能实现 D同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 【答案】B【解析】A熵减小焓变是放热的反应低温可以自发进行，熵增大S0，H0，低温下可以是H-TS0，故A错误；B自发反应在恰当条件下才能实现，H-TS0只是反应进行的可能，故B正确；C自发反应在一定条件下可以实现是一种可能，但不是所有条件都能进行，大多需要一定条件才能发生，故C错误；D同一物质的固、液、气三种状态的熵值，气体液体固体，故D错误；故选B。【名师点睛】考查了反应自发进行的判断依据，主要是自发进行的反应往往需要一定条件才能进行，自发进行的反应判断依据是H-TS0；反应自发进行的判断由焓变、熵变、温度共同决定；同一种物质的熵变，气体大于液体大于固体。5下列有关焓(H)判据和熵(S)判据的叙述正确的是()AH0的反应使体系能量升高，不能自发进行 BH0的反应使体系能量降低，无需加热便能自发进行 C在与外界隔离的体系中，自发过程将导