专题23化学反应的方向（四大题型）-2023-2024学年高二化学举一反三（人教版2019选择性必修1）

专题2.3化学反应的方向【题型1自发反应】【题型2焓判据】【题型3熵判据】【题型4复合判据】【题型1自发反应】自发反应：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，则逆方向在该条件下肯定不能自发进行。应用：可被用来完成有用功。但非自发过程要想发生，必须对它做功。【例1】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)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0【答案】D【详解】A．自发反应是指在一定温度和压强下，不需要外界帮助即可发生的化学反应，故A错误；B．非自发过程在一定条件下可能变为自发过程，如碳酸钙受热分解的反应是熵增的吸热反应，属于在高温下进行的非自发过程，故B错误；C．使用催化剂只能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变化学反应进行的方向，故C错误；D．碳与二氧化碳生成一氧化碳的反应是熵增的反应，由常温下该反应不能自发进行可知，反应ΔH—TΔS＞0，则该反应的焓变ΔH＞0，故D正确；故选D。【变式11】下列有关反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH＜0的说法正确的是A．该反应在任意条件下均能自发进行B．其他条件一定，升高温度能提高反应的平衡转化率C．使用催化剂能改变反应的焓变，加快反应的速率D．其他条件一定，增大反应的压强，可以增大正、逆反应的速率【答案】D【详解】A．该反应属于气体体积减小的反应，ΔS<0，反应要能自发进行，ΔHTΔS<0，因此该反应在低温条件下能自发进行，A错误；B．其他条件一定，升高温度，平衡逆向移动，平衡转化率降低，B错误；C．使用催化剂能降低反应的活化能，加快反应的速率，但不改变反应的焓变，C错误；D．其他条件一定，增大反应的压强，如缩小体积或增大反应物或生成物的浓度，可以增大正、逆反应的速率，D正确；故选D。【题型2焓判据】焓变与反应的方向放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变来判断反应进行的方向，这就是焓判据。【例2】已知凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。一定条件下，下列反应不能自发进行的是A．2O3(g)=3O2(g)

ΔH<0B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)

ΔH>0C．N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)

ΔH<0D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH>0【答案】B【详解】A．反应2O3(g)=3O2(g)，ΔH＜0，ΔS>0，该反应一定能自发进行，故A不符合题意；B．反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)，ΔH>0，ΔS＜0，该反应一定不能自发进行，故B符合题意C．反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，ΔH＜0，ΔS＜0，该反应在低温下能自发进行，故C不合题意；D．反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，ΔH>0，ΔS>0，该反应在高温下能自发进行，故D不合题意；答案选B。【变式21】下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是A．1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)]B．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g)ΔH>0能否自发进行与温度无关【答案】B【详解】A．物质聚集状态不同熵值不同，气体S>液体S>固体S，1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]<S[SO3(1)]<S[SO3(g)]，故A错误；B．反应的自发性由焓变和熵变共同决定，该反应为，常温不能自发，说明高温时，说明则该反应的ΔH>0，故B正确；C．反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当时反应能自发进行，时反应不能自发进行，焓变小于零的反应，，若，高温下可以，反应不能自发进行，熵变大于零的反应，，若，高温下可以时反应可自发进行，故C错误；D．、，由的反应可自发进行，可知能否自发进行与温度有关，故D错误；故答案为B。【题型3熵判据】体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。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。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。【例3】25℃、1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH=+109.8kJ·mol1，该反应能自发进行的原因是A．该反应是吸热反应B．该反应是放热反应C．该反应是熵减小的反应D．该反应的熵增大效应大于能量效应【答案】D【详解】该反应是吸热反应，能够自发进行是由于该反应为熵增大的反应，并且熵增效应大于能量效应，故选D。【变式31】下列说法中正确的是A．氯酸钾分解是一个熵增的过程B．△H>0，△S>0的反应一定可以自发进行C．电解水产生氢气、氧气的反应具有自发性D．可逆反应正向进行时，正反应具有自发性，△H一定小于零【答案】A【详解】A．氯酸钾分解生成气体，混乱度增加，熵值增大，选项A正确；B．△G＜0反应自发进行，由△G=△HT△S可知，若△H>0，△S>0，则当低温下△G可能大于0，反应非自发，选项B错误；C.电解水产生氢气、氧气的反应为△H>0，△S>0，根据△G=△HT△S＜0可知，只有在高温条件下才具有自发性，选项C错误；D.可逆反应正向进行时，由△G=△HT△S可知，若△H>0，△S>0且高温条件下正反应具有自发性，选项D错误。答案选A。【题型4复合判据】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。反应方向与自由能的关系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。【例4】下列说法不正确的是A．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据B．反应NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)ΔH=+185.57kJ•mol1能自发进行，原因是体系有自发向混乱度增加的方向进行的倾向C．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行D．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速率【答案】A【详解】A．化学反应的焓变和熵变共同决定反应方向，A项错误；B．该反应的焓变大于0、熵变大于0，根据△G=△HT△S＜0能自发进行可判断，自发进行的原因是体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，B项正确；C．根据△G=△HT△S＜0能自发进行可判断，ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行，C项正确；D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应活化能从而改变化学反应速率，D项正确；答案选A。【变式41】下列说法正确的是()A．能自发进行的反应一定能迅速发生B．反应NH4HCO3(s)＝NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据D．反应2N2(g)＋O2(g)＝2N2O(g)ΔH＝＋163kJ·mol－1在高温下可以自发进行【答案】B【详解】A.反应进行的自发趋势与反应速率无关，与吉布斯自由能变（）、焓变（）、熵变（）有关，自发反应不一定是快速反应，A错误；B.，如果，反应可以自发进行；，不可以自发进行，该反应中，能自发进行，气体混乱度增大，，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，B正确；C.焓变（）、熵变（）单独作为判断反应能否自发进行的判据不够准确、不全面，综合考虑，应结合判断能否自发进行；C错误；D.根据，，反应混乱度降低，，推出，不能自发进行，D错误。【点睛】恒温恒压下：当，时，反应自发进行；当，时，反应不自发进行；当,时，需要在较高温度的条件下，才能自发进行；当，时，需要在较低温度的条件下，才能自发进行。一般低温时焓变（）影响为主；高温时，熵变（）影响为主，而温度影响的大小要看焓变（）、熵变（）的具体数值而定。【变式42】对于反应SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(g)

ΔH=akJ⋅mol1(a<0)，下列说法正确的是A．该反应在任意条件下均能自发进行B．反应SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(l)的焓变ΔH<akJ⋅mol1C．其他条件一定，增加压强，反应平衡常数增大D．恒容条件下，当容器内气体密度不变时反应达到平衡【答案】B【详解】A．反应中△H<0、△S<0，△G=△HT△S<0反应自发进行，该反应低温下能自发进行，故A错误；B．SO2、Cl2(g)生成SO2Cl2(l)放热，所以反应SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(l)比SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(g)焓变绝对值大，但因为a<0，所以反应SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(l)的焓变ΔH<akJ⋅mol1，故B正确；C．化学平衡常数只与温度有关，其它条件不变，增加压强，平衡正向移动，但温度不变，化学平衡常数不变，故C错误；D．反应前后气体总质量不变，恒容条件下，容器体积不变，则容器内混合气体密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故D错误；故选：B。【变式43】橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图。在其拉伸过程中有放热现象。25℃、时，下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从收缩状态到拉伸状态一致的是

A．B．C．的溶解D．【答案】A【分析】橡皮筋从收缩状态到拉伸过程中放热，混乱度增加，即熵减过程，且在25℃，时不自发进行，据此分析。【详解】A．氢气在氧气中燃烧放热，且熵减，按ΔG=ΔHT·ΔS＜0，说明该反应在低温下能够自发进行，但在25℃，时不自发进行，故A正确；B．为熵增，故B错误；C．的溶解吸热，但混乱度增加，熵增，故B错误；D．该反应为吸热反应，且熵变大于0，在25℃，101kPa时能自发发生，故D错误。故选A。【变式44】（双选）下列有关说法中正确的是（

）A．2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0B．NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0C．若ΔH>0，ΔS<0，化学反应在任何温度下都不能自发进行D．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【答案】AC【分析】自由能变△G的的判断方法△G＝△H－T△S，△G＜0，反应正向自发进行；△G＝0，反应处在平衡状态；△G＞0，反应逆向自发进行；以此解答。【详解】A.对于反应