第三节　化学反应的方向 教学课件

第三节化学反应的方向第二章化学反应速率与化学平衡课程标准1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变与熵

变有关。知识点一自发过程与自发反应随堂演练知识点二化学反应进行方向的判据课时精练内容索引索引知识点一自发过程与自发反应1．自发过程与自发反应新知导学自发过程自发反应含义在一定条件下，不需要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，即某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向在该条件下肯定是不能自发进行的举例高山流水，自由落体运动钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功，如水力发电(2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池(3)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O22.

自发过程的特点(1)自发过程具有方向性，如果某个方向的反应在一定条件下是自发的，则其逆方向的反应在该条件下肯定不自发，如铁器暴露于潮湿的空气中会生锈是自发的，而铁锈变为铁在该条件下肯定不是自发的。(2)想使非自发过程发生，则必须对它做功，如利用水泵可把水从低处升到高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。3．自发过程和自发反应的应用自发过程和自发反应的应用可被用来做有用功。如向下流动的水可推动机器，锌与硫酸铜溶液的反应可被设计成原电池，可根据氢气的燃烧反应设计成燃料电池。1．在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程()2．室温下冰变成水，属于自发过程()3．自发过程不需要任何条件就能发生()4．能自发进行的反应，反应速率一定很大()微自测

判断正误√√××1．已知：①2H2＋O2

2H2O；②2H2

O2H2↑＋O2↑。①是自发反应，②是非自发反应，通过对上述反应的分析，思考：(1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？提示：自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。(2)非自发反应一定不能发生吗？提示：非自发反应也能在一定条件下发生。2．知道了某个反应是自发反应后，能否知道某条件下是否发生？能否预测反应的快慢？提示：否；否；判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。交流研讨自发过程的判断1．根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。2．根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。

归纳总结1．下列过程均为自发过程的是①铵盐的溶解②烧碱与盐酸反应③Zn与稀硫酸反应④氢气在氧气中燃烧⑤Mg在空气中燃烧⑥铝热反应⑦墨水在水中扩散⑧电解熔融的氯化钠A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧C．②④⑥⑧ D．①②③④⑤⑥⑦实践应用√2．下列过程是非自发过程的是A．水由高处向低处流B．气体的扩散C．有序排列的火柴散落成无序排列D．室温下水结成冰√索引索引知识点二化学反应进行方向的判据1．焓判据化学反应能否自发进行与吸热、放热的关系(1)多数放热反应是自发进行的例如燃烧：H2(g)＋

O2(g)===H2O(l)ΔH＝－286kJ/mol，中和反应：NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol(2)有些吸热反应(ΔH>0)也是自发的例如：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ/mol综上所述，单独使用焓判据是不全面的。新知导学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→气：2KClO3

2KCl＋3O2↑；固＋液→气：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。(2)有些熵减的反应也可以自发进行例如：Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)综上所述，单独使用熵判据也是不全面的。3．复合判据体系的自由能变化(符号为ΔG，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，ΔG＝ΔH－TΔS。(1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行；(2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行；(3)当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。1．NH4HCO3(s)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝＋31.4kJ/mol，该反应的ΔH>0，反应不能自发进行()2．O2转变为O3时，熵减小()3．同种物质气态时熵值最大()4．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)是熵减(ΔS<0)的反应，因此不能自发进行()微自测

判断正误×√√×1．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。(1)根据焓判据分析298K下该反应是否能自发进行？熵判据呢？提示：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行。(2)我们如何判断反应的方向？提示：焓判据和熵判据均有局限性，判断化学反应方向时需要同时考虑焓判据和熵判据。所以，判断一个反应是否能自发进行，应用复合判据ΔG＝ΔH－TΔS来分析。交流研讨2．汽车的尾气处理装置中都使用了催化剂。其他条件不变，使用催化剂能改变化学反应的方向吗？提示：使用催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但是不能改变反应进行的方向。归纳总结焓和熵的变化都只取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。2．复合判据只适用于判断恒温、恒压下的反应能否自发进行，不适用于判断其他条件下的反应能否自发进行。3．反应的自发性只能用于判断反应的方向性，反应能否实现，还要看具体条件。过程的自发性只是一种趋势，如高处的水有流下的趋势，但未必会流下。实践应用√1．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)

ΔH＝＋163kJ·mol－1B．Ag(s)＋

Cl2(g)===AgCl(s)

ΔH＝－127kJ·mol－1C．HgO(s)===Hg(l)＋

O2(g)

ΔH＝＋91kJ·mol－1D．H2O2(l)===

O2(g)＋H2O(l)

ΔH＝－98kJ·mol－12．在图Ⅰ中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图Ⅱ，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是理想气体的自发混合A．此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态变化过程，即熵增大的过程B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出C．此过程从有序到无序，混乱度增大D．此过程是自发可逆的√索引索引随堂演练1．25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)

4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是A．吸热反应 B．放热反应C．熵减少的反应 D．熵增大效应大于热效应该反应是熵增的反应，ΔS>0，且ΔH>0，25℃时能自发进行，说明熵增的作用大于热效应，D正确。√2．(2021·浙江6月选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是A．1molCH4(g)＜1molH2(g)B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)C．1molH2O(s)＞1molH2O(l)D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石墨)√A.H2是单质，CH4是化合物，同温同压下，同状态的相同物质的量单质的熵值低于化合物，所以熵值1molCH4(g)＞1molH2(g)，A错误；B.相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值1molH2O(g)＜2molH2O(g)，B正确；C.等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(l)＞S(s)，所以熵值1molH2O(s)＜1molH2O(l)，C错误；D.从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石墨)，D错误；答案为B。3.如图甲中的两个集气瓶中分别盛有H2、Cl2，当抽出两集气瓶之间的玻璃片一段时间后，如图乙所示，可以观察到两个集气瓶中的颜色相同。下列判断正确的是A．甲中两个集气瓶中气体的混乱度比乙中的大B．两个集气瓶中的气体扩散后变为有序排列C．反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行D．反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在不同条件下反应ΔH不同√气体扩散过程中，混乱度增大，此过程自发地从有序向无序进行，A、B项错误；反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)是放热反应，熵变不大，所以可自发进行，C项正确；ΔH只与始态和终态有关，与反应条件无关，D项错误。4.“吉布斯自由能减少原理”或“自由能判据”属于热力学的内容，而热力学的一切结论主要建立在两个经验定律(热力学第一定律和热力学第二定律)的基础上，其研究的对象为大量分子构成的宏观体系，所得的结论具有统计意义，特点是只考虑大量分子的集合体的宏观行为，不考虑物质的微观结构和反应机理，以及变化所需要的时间。宏观上的转化方向，才是我们说的“自发”，而不是微观上的分子同时在解离和分解，就可以说它们都是自发的。而实际上，对于可逆的化学反应来说，正反应方向与逆反应方向哪个反应速率更大，宏观上就是向哪个方向自发反应的。若在一定温度和压强下，有状态A、B和C，状态A：2molSO2与1molO2混合状态B：SO2、O2、SO3(各种原子数与状态A的相同)状态C：2molSO3(1)状态A、B和C之间的转化，哪个是自发的？答案：状态A到状态B是自发的，状态C到状态B也是自发的。(2)状态A、B和C的自由能有什么大小关系？答案：自发过程ΔG<0，则自由能G(A)>G(B)、G(C)>G(B)。索引索引课时精练题组一自发过程和自发反应1．(2022•广西河池高二期中)下列关于自发过程的叙述，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基础达标√在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。2．下列反应属于非自发反应的是

A．钠与水反应B．氢气在氧气中燃烧生成水C．水分解变成氢气和氧气D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵√3．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．自发反应的现象一定非常明显，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ΔH＞0D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0√不能仅仅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的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)

2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS＞0，又知该反应ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，因ΔS＜0，则ΔH＜0，D项错误。题组二焓变和熵变与反应进行方向的判断4．(2022·四川射洪中学高二期中)下列说法中，正确的是A．凡是放热反应都是自发反应B．能自发的化学反应就一定能发生并进行完全C．熵增大的反应都是自发反应D．判断反应进行的方向应综合考虑体系的焓变和熵变√A.反应自发进行的判断依据为ΔH－TΔS<0，放热反应的ΔH<0，高温下的熵减小的反应，可有ΔH－TΔS>0，为非自发进行的反应，A错误；B.自发进行的反应实际需要一定的反应条件才能进行，不一定能实际发生，B错误；C.反应自发进行的判断依据为ΔH－TΔS<0，熵增大有利于反应自发进行，但熵增大的反应不一定都是自发反应，C错误；D.判断反应进行的方向应综合考虑体系的焓变和熵变，当ΔH－TΔS<0时，反应自发进行，D正确；答案选D。5．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1，下列说法正确的是A．该反应中熵变、焓变皆大于0B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应√根据化学方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以有可能自发进行，B项错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下自发，C项错误；能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应，D项错误。6.实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。下列关于该反应的说法正确的是A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0√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，ΔH＜0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。题组三自由能(复合判据)与反应进行方向的判断7．(2022·安徽亳州高二期末)研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是A．ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应的方向C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0D．高温下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则其ΔH>0、ΔS>0√对于ΔH<0、ΔS>0的反应，任何温度下都有ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行，A项错误；催化剂只能改变反应速率，不改变反应的方向，B项错误；反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔS>0，由于在室温下不能自发进行，所以此时ΔG＝ΔH－TΔS>0，即该反应的ΔH>0，C项错误；反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔS>0，高温下该反应能自发进行，则ΔH>0，D项正确。8．下列对化学反应预测正确的是√选项化学方程式已知条件预测AM(s)===X(g)＋Y(s)ΔH>0它是非自发反应B4M(s)＋N(g)2W(l)===4Q(s)常温下，自发进行ΔH>0C4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)能自发反应ΔH可能大于0DW(s)＋G(g)===2Q(g)ΔH>0任何温度都自发进行M(s)===X(g)＋Y(s)，反应中气体化学计量数增大，为熵增大的反应，ΔS＞0，ΔH＞0，在高温下能自发进行，故A错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)，为气体化学计量数减小的反应，ΔS＜0，当ΔH＞0时，ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行，故B错误；4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)，反应为气体化学计量数增大的反应，ΔS＞0，所以当ΔH＜0时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能自发进行，当ΔH＞0时，高温条件下，ΔH－TΔS＜0，成立，可自发进行，故C正确；W(s)＋G(g)===2Q(g)，为气体的化学计量数增大的反应，ΔS＞0，当ΔH＞0时，高温下反应可自发进行，故D错误。9．C10H18在催化剂作用下，发生脱氢反应的过程如下图所示。下列说法不正确的是A．反应C10H18(l)

C10H12(l)＋3H2(g)的ΔH＝(E1－E2)kJ•mol－1B．反应C10H18(l)

C10H12(l)＋3H2(g)的ΔS>0C．C10H18(l)到C10H8(l)的反应速率快慢主要由第2步反应决定D．使用催化剂不会改变反应的ΔH√A.焓变＝正反应活化能－逆反应活化能，则反应C10H18(l)

C10H12(l)＋3H2(g)的ΔH＝(E1－E2)kJ·mol－1，A正确；B.反应C10H18(l)

C10H12(l)＋3H2(g)是气体分子数增大的反应，则ΔS>0，B正确；C.活化能越大反应速率越慢，由题图知第1步反应的活化能大于第2步，则反应速率快慢主要由第1步反应决定，C错误；D.使用催化剂可降低反应活化能，但不会改变反应的ΔH，D正确；故选C。题组四由浓度商和平衡常数判断平衡状态或反应进行的方向10.在500℃时，可逆反应H2(g)＋I2(g)

2HI(g)K＝28。500℃时，向10L恒容密闭容器内充入0.89molHI、0.25molH2和0.40molI2，下列说法正确的是A．此反应的初始状态为化学平衡状态B．此反应的初始状态不是化学平衡状态，反应将正向进行C．此反应的初始状态不是化学平衡状态，反应将逆向进行D．无法判断此反应的初始状态是否为化学平衡状态√该反应初始状态的浓度商Q＝

＝7.921＜K，故该反应的初始状态不是化学平衡状态，反应将正向进行。故答案选B。11．已知反应CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－43kJ·mol－1，在850℃时K＝1。今在某密闭容器中充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和xmolH2，下列说法不正确的是A．900℃时，该反应的平衡常数K>1B．850℃时，若x＝5.0，则起始时反应向逆反应方向进行C．850℃达到化学平衡后，通入CO，化学平衡正向移动D．850℃时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足x<3.0√由于该反应是一个放热反应，升高温度平衡常数减小，A项错误；850℃时，x＝5.0，Q＝

>K＝1，反应向逆反应方向进行，B项正确；达到平衡后，通入CO，反应物浓度增大，化学平衡正向移动，C项正确；850℃时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，由K＝1，可求得应满足x<3.0，D项正确。12．(2022•陕西富平县蓝光中学高二期末)已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。(1)已知2CO(g)

CO2(g)＋C(s)，T＝980K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980K时，估计ΔH－TΔS________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)0；当体系温度高于980K时，估计ΔH－TΔS________0。能力提升C(s)＋CO2(g)

2CO(g)为吸热反应，ΔH＞0，则2CO(g)

CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH＜0，且该反应ΔS＜0，则当T＜980K时，ΔH－TΔS＜0，T＞980K时，ΔH－TΔS＞0。小于大于(2)电子工业中清洗硅片上SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)ΔH(298.15K)＝－94.0kJ·mol－1、ΔS(298.15K)＝－75.8J·mol－1·K－1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是___________。由题给信息可知，要使反应能自发进行，应有ΔH－TΔS＜0，即－94.0kJ·mol