课时2-13-化学反应的方向(人教版2019)

③碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1既不吸热也不放热的自发过程两种理想气体的混合，如：两个广口瓶中分别盛有氯气和氢气，开始时中间用玻璃片隔开，当抽掉玻璃片后，可以观察到盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变浅，而盛放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色，最后两瓶中气体的颜色相同结论ΔH<0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H<0。因此，焓变只是反应能否自发进行的一个因素，但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的【对点训练2】1、下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是()A．化学反应的焓变与其反应的方向无关B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行D．焓变为负值的反应都能自发进行2、以下自发反应可用焓判据来解释的是()A．硝酸铵自发溶于水B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋109.8kJ·mol－1C．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－13、下列过程的方向能用焓判据判断的是()A．湿的衣服经过晾晒变干B．硝酸铵溶于水C．水蒸气凝结成水D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0三、化学反应进行的方向与熵变的关系1、熵、熵变的概念(1)熵的概念：自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大(2)熵变：生成物与反应物的熵值之差，用ΔS表示2、影响熵大小的因素(1)同一条件下，不同的物质熵值不同(2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)(3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大(4)反应过程中气体物质的量增加的反应是熵增大(5)固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程是熵增大3、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据(1)当ΔS>0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行(2)当ΔS<0时，反应为熵减反应，在一定条件下不能自发进行4、熵变与化学反应进行方向的关系①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如：2KClO3eq\o(=,\s\up11(MnO2),\s\do4(△))2KCl＋3O2↑②有些熵减的反应也可以自发进行，如：Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)=CaCO3(s)＋H2O(l)自发反应一定是熵增加的反应吗？2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)，是自发反应，但该反应是熵减的反应结论△S>0有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S>0,。因此，熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是惟一因素【对点训练3】1、下列关于化学反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2、下列对熵变的判断中不正确的是()A．少量的食盐溶于水中：ΔS＞0B．炭和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0C．气态水变成液态水：ΔS＞0D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞03、在25℃、1.01×105Pa下，反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1能自发进行的合理解释是()A．该反应是分解反应B．该反应的熵增效应大于焓变效应C．该反应是熵减反应D．该反应是放热反应四、自由能与化学反应的方向1、自由能变化：符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。2、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3、反应方向与自由能的关系：化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。(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，反应不能自发进行反应热熵值反应的自发性ΔH＜0ΔS>0所有温度都自发进行ΔH＜0ΔS<0低温下温度能自发进行ΔH＞0ΔS>0高温下时能自发进行ΔH＞0ΔS<0所有温度下都不能自发进行【微点拨】①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②根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率的问题【对点训练4】1、某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为()A．ΔH＜0、ΔS＞0B．ΔH＜0、ΔS＜0C．ΔH＞0、ΔS＞0D．ΔH＞0、ΔS＜02、反应：CH3OH(l)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17kJ·mol－1，则下列正确的是()A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0D．ΔH<0，ΔH－TΔS<03、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)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=AgCl(s)ΔH＝－127kJ·mol－1C．HgO(s)=Hg(l)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋91kJ·mol－1D．H2O2(l)=eq\f(1,2)O2(g)＋H2O(l)ΔH＝－98kJ·mol－1【课后作业】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2、下列说法完全正确的是()A．自发进行的反应均是放热反应B．ΔS为正值的反应均能自发进行C．物质的量增加的反应，ΔS为正值D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>03、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4、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＞05、下列说法正确的是()A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行B．NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.7kJ·mol－1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向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反应自发性的判据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进行的方向6、下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是()A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程B．=－1在常温常压下能自发进行C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1200K)下则能自发进行D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发的7、碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能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，都能自发分解8、下列说法不正确的是()A．焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，放热反应具有自发进行的倾向B．在同一条件下物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大C．自发反应是指不需要条件就能发生的反应D．一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关9、某化学反应的ΔH＝－122kJ·mol－1，ΔS＝－431J·mol－1·K－1，则以下关于此反应的自发性描述中正确的是()A．在任何温度下都能自发进行B．仅在低温下能自发进行C．仅在高温下能自发进行D．在任何温度下都不能自发进行10、“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，ΔS<0的是()A．3Fe(s)＋4H2O(g)=Fe3O4(s)＋4H2(g)B．2NO2(g)=N2O4(l)C．2IBr(l)=I2(s)＋Br2(g)D．(NH4)2CO3(s)=2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)11、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12、有一化学平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()A．ΔH>0，ΔS>0B．ΔH<0，ΔS>0C．ΔH>0，ΔS<0D．ΔH<0，ΔS<013、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)的变化，关于该反应的下列说法中，正确的是()A．ΔH>0，ΔS>0B．ΔH>0，ΔS<0C．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS>014、合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH，若该反应在一定条件下能自发进行，则有关该反应的ΔH、ΔS判断正确的是()A．ΔH＜0ΔS＜0B．ΔH＜0ΔS＞0C．ΔH＞0ΔS＜0 D．ΔH＞0ΔS＞015、现有反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)ΔH＞0，下列有关说法正确的是()A．ΔH＞0的化学反应一定不能自发进行B．该反应熵增大(即ΔS＞0)C．该反应在任何条件下一定能自发进行D．自发过程一定使体系的熵增大16、某温度下，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2mol·L－1H2(g)、0.5mol·L－1I2(g)及0.3mol·L－1HI(g)，则下列说法中正确的是()A．反应正好达到平衡B．反应向左进行C．反应向某方向进行一段时间后K<57.0D．反应向某方向进行一段时间后c(H2)<0.2mol·L－117、对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是()A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素D．固体的溶解过程与熵变无关18、1)()A．会变成灰锡B．不会变成灰锡C．不能确定 D．升高温度才会变成灰锡19、下列内容与结论相对应的是()选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)ΔS>0B硝酸铵溶于水可自发进行因为该反应的ΔS>0C一个反应的ΔH>0，ΔS>0反应一定不能自发进行DH2(g)＋F2(g)=2HF(g)的ΔH＝－271kJ·mol－1ΔS＝＋8J·mol－1·K－1反应在任意温度下都不能自发进行20、在1000K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K＝0.059，当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应()A．已达到平衡状态B．未达到平衡状态，反应正向进行C．未达到平衡状态，反应逆向进行D．无法确定21、某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对某类反应[aA(g)＋bB(g)cC(g)]的化学平衡的影响，得到如下图像(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率)。分析图像，回答下列问题：(1)在反应Ⅰ中，若p1＞p2，则该反应的正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应，且为气体分子数________(填“减小”或“增大”)的反应；若此反应能自发进行，则必须满足的条件是__________________(2)在反应Ⅱ中，T1________(填“＞”“＜”或“＝”)T2，该反应的正反应为____________(填“放热”或“吸热”)反应22、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________0(填“大于”“小于”或“等于”，下同)；当体系温度高于980K时，估计ΔH－TΔS________0(2)电子工业中清洗硅片上的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_______23、已知在100kPa、298.15K时石灰石发生分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，则(1)该反应________(填“能”、“不能”)自发进行(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”、“否”)成为反应方向的决定因素(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________24、回答下列问题：(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：________________________________(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是________a．CO(g)=C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)b．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)c．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)d．MgCO3(s)=MgO(s)＋CO2(g)【化学反应的方向】答案【对点训练1】1、C。解析：红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化为水、铁器在潮湿空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D属于自发进行的变化，而水电解生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项不属于自发进行的变化。2、A。解析：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、反应的热效应无关。3、C。解析：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，所以自发过程也是需要特定的条件，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，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。【对点训练2】1、C。解析：可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。2、D。解析：焓判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三项中的自发过程均为吸热过程，显然不能单用焓判据来解释，只有D项可以用焓判据来解释。3、C。解析：湿衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变为水蒸气的过程，不能用焓判据判断；硝酸铵溶于水为熵增加的过程，不能用焓判据判断；水蒸气凝结为水放出热量，可用焓判据判断；CaCO3分解为吸热反应，不能用焓判据判断。【对点训练3】1、C。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。2、C。解析：食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)＋O2(g)=2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加的反应。3、B。解析：该反应是吸热反应，不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。该反应能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应。【对点训练4】1、C。解析：由ΔG＝ΔH－TΔS＜0能自发知，高温自发，低温不自发的为ΔH＞0、ΔS＞0。2、A。解析：该反应在一定温度下能够自发的向右进行，这说明ΔH－TΔS一定小于0，根据方程式可知该反应的ΔS＞0，所以如果ΔH＜0，则该反应在任何温度下都是自发进行的，而该反应在一定温度下能够自发的向右进行，因此该反应的反应热ΔH＞0，故选A。3、D。解析：反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。【课后作业】1、D。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。2、D。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，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)=2H2O(l)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故D正确。3、C4、C。解析：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。5、B。解析：有些熵增大的吸热反应可以自发进行，如NH4HCO3的分解，A项错误，B项正确；分析一个化学反应的自发性要将焓变和熵变综合起来，即利用复合判据进行判断，C项错误；D项中使用催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变化学反应进行的方向。6、D。解析：放热的自发过程可能熵减小，吸热的自发过程是熵增加的过程，A项正确；根据ΔG＝ΔH－TΔS＝－444.3kJ·mol－1－298K×(－280.1×10－3kJ·mol－1·K－1)≈－360.83kJ·mol－1＜0，此时焓变对反应的方向起决定性作用，常温常压下能自发进行，B项正确；碳酸钙分解反应的ΔH＞0且ΔS＞0，同样根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知在高温下可自发进行，C项正确；焓减小或熵增的过程不一定都是自发进行的，有的反应需在外力作用下才能进行，D项错误。7、A。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。]8、C。解析：ΔH－TΔS<0反应能自发进行，一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关，焓变是一个与反应能否自发进行有关的一个因素，放热反应具有自发进行的倾向，但不一定自发，A、D正确；根据熵增原理，体系的混乱程度越大，熵值越大，B正确；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，C错误。9、B。解析：ΔH<0，ΔS<0时低温有利于自发进行。10、B。解析：气态转变为液态时ΔS<0。11、C。解析：A项，自发过程可能需要在一定条件下自发进行，如木炭的燃烧，故A错；B项，木炭的燃烧是需要加热的自发过程，故B错；D项，CaCO3eq\o(=,\s\up8(高温))CaO＋CO2↑属于在高温下进行的非自发过程，故D错。]12、C。解析：由图像知压强越大，A的转化率越高，故m＋n>p＋q，故为ΔS<0；温度越高，A的转化率越大，则正反应为吸热反应，故ΔH>0。13、C14、A。解析：一般来说，化合反应的焓变小于0，气体体积减小的反应ΔS<0。该反应是气体体积减小的化合反应，所以ΔH＜0，ΔS＜0。]15、B。解析：ΔH＞0的化学反应也有能自发进行的，A项错误；B项正确；该反应只有在高温条件下才能自发进行，C项错误；自发过程也有使体系的熵减小的，D项错误。16、D。解析：Q＝eq\f(0.3mol·L－12,0.2mol·L－1×0.5mol·L－1)＝0.9，故Q<K，反应向右进行。17、B。解析：化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向。18、A。解析：在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0℃、100kPa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ΔH－TΔS值的问题。ΔH－TΔS＝－2180.9J·mol－1－273K×(－6.61J·mol－1·K－1)＝－376.37J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。19、B。解析：