高中化學(xué)同步講義（選擇性必修一）第08講 2.5化學(xué)反應(yīng)的方向（教師版）

第2課第5課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向001目標(biāo)任務(wù)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，了解焓變和熵變的概念。2．知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。3．能用焓變、熵變判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。1．能從焓變、熵變和自由能角度建立判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的思維模型，能通過定性分析和定量計(jì)算推出合理的結(jié)論。2．認(rèn)識(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)概括自發(fā)反應(yīng)的條件、特征和規(guī)律。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)自主梳理一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)1．自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不用借助于就可以的過程。(2)特點(diǎn)：體系趨向于從狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)。在密閉條件下，體系有從自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榈膬A向。2．自發(fā)反應(yīng)：在給定條件下，可以地進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1．焓判據(jù)放熱反應(yīng)過程中體系能量，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，因此可用來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。2．熵判據(jù)(1)熵用來量度體系程度的物理量。熵值越大，程度越大。符號(hào)為。(2)熵增原理在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵，即熵變(符號(hào)ΔS)零。(3)熵判據(jù)體系有自發(fā)地向混亂度(即)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向?！敬鸢浮恳?、1．(1)外力自發(fā)(2)高能低能有序無序2．自發(fā)二、1．降低焓變2．(1)混亂混亂S(2)增>(3)增加熵增熵變預(yù)習(xí)檢測(cè)1．下列反應(yīng)或過程沒有自發(fā)性的是A．高溫下，煅燒石灰石 B．常溫下，水分解成氫氣與氧氣C．雙氧水在催化作用下分解 D．常溫下，冰融化為水【答案】B【解析】A．煅燒石灰水的反應(yīng)是一個(gè)熵增焓增的反應(yīng)，高溫下可自發(fā)進(jìn)行，A不符合題意；B．水分解成氫氣與氧氣的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，在外接電源的作用下電解，B項(xiàng)符合題意；C．雙氧水在催化作用下自發(fā)分解，C不符合題意；D．常溫下，冰融化為水為自發(fā)過程，D不符合題意；故選B。2．研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)τ诜磻?yīng)設(shè)計(jì)等具有重要意義，下列說法正確的是A．知道了某過程有自發(fā)性之后，則可確定該過程是否一定會(huì)發(fā)生B．，低溫下能自發(fā)進(jìn)行C．電解水可以得到氫氣和氧氣，即常溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)D．溶于水吸熱，說明其溶于水不是自發(fā)過程【答案】B【解析】A．知道了某過程有自發(fā)性之后，不一定能確定該過程是否一定會(huì)發(fā)生，反應(yīng)的發(fā)生還與外界條件有關(guān)，故A錯(cuò)誤；B．，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，熵變減小的反應(yīng)，因此在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，故B正確；C．電解水可以得到氫氣和氧氣，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，熵增的反應(yīng)，因此在高溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．溶于水吸熱，說明其溶于水是自發(fā)過程，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為B。3．下列反應(yīng)的焓變和熵變與圖示過程相符的是A．2Na(g)＋Cl2(g)=2NaCl(s)B．N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)C．2N2O5(g)?4NO2(g)＋O2(g)D．Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g)【答案】C【解析】打開可樂瓶時(shí)，產(chǎn)生大量氣泡，在由溶液到逸出氣體過程中，溶解是放熱，則逸出是吸熱，則ΔH＞0，氣體增多，則ΔS＞0。A．2Na(g)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)，該反應(yīng)是化合反應(yīng)，ΔH＜0，氣體減少，ΔS＜0，A不符合題意；B．N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)，該反應(yīng)是化合反應(yīng)，ΔH＜0，氣體減少，ΔS＜0，B不符合題意；C．2N2O5(g)?4NO2(g)＋O2(g)，該反應(yīng)是分解反應(yīng)，ΔH＞0，氣體增多，ΔS＞0，C符合題意；D．Zn(s)＋H2SO4(aq)＝ZnSO4(aq)＋H2(g)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH＜0，氣體增多，ΔS＞0，D不符合題意；故選：C。4．對(duì)于反應(yīng)2H2O2?2H2O+O2，在任何溫度下可自發(fā)進(jìn)行的原因是A． B．C． D．【答案】C【解析】根據(jù)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故在任何溫度下可自發(fā)進(jìn)行的原因是、；故選C。5．下列說法正確的是A．，在無催化下不加熱也能自發(fā)進(jìn)行，原因是反應(yīng)有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向B．在常溫下，放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行C．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向D．焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)【答案】A【解析】A．，這個(gè)反應(yīng)是分解反應(yīng)，由一種固體分解生成多種氣體，體系混亂度增加，所以，又由于，時(shí)反應(yīng)才可自發(fā)進(jìn)行，由于體系有自發(fā)向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向，導(dǎo)致反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，在無催化下不加熱也能自發(fā)進(jìn)行，故A正確；B．吸熱反應(yīng)常溫下也可能自發(fā)進(jìn)行，比如，故B錯(cuò)誤C．催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)的限度和方向，故C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是，焓變和熵變不可單獨(dú)作為判斷依據(jù)，故D錯(cuò)誤；故選A。6．下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的是A．2N2(g)+O2(g)=2N2O(g)

△H=+163kJ/molB．2Ag(s)+Cl2(g)=2AgCl(s)

△H=-254kJ/molC．2HgO(s)=2Hg(1)+O(g)

△H=+182kJ/mol1D．2H2O2(1)=O2(g)+2H2O(l)

△H=-196kJ/mol【答案】D【解析】反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行根據(jù)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；A．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，，大于0，任何溫度下不能自發(fā)進(jìn)行，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，，高溫下不能自發(fā)進(jìn)行，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，，低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行，D項(xiàng)正確；答案選D。探究提升03探究提升03?環(huán)節(jié)一自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)【情境材料】以下過程均為自發(fā)反應(yīng)或自發(fā)過程：①甲烷燃燒：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802.3kJ·mol－1②氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1③鈉與水反應(yīng)：2Na(s)＋2H2O(l)=2NaOH(aq)＋H2(g)ΔH＝－368kJ·mol－1④硝酸銨溶于水要吸熱。⑤冰融化要吸熱。⑥兩種或兩種以上互不反應(yīng)的氣體通入一密閉容器中，最終會(huì)混合均勻?！締栴}探究】1．對(duì)于自發(fā)反應(yīng)①②③，從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)進(jìn)行？2．對(duì)于自發(fā)過程④⑤⑥，這些過程都是自發(fā)的，與焓變有關(guān)嗎？是什么因素決定它們能自發(fā)進(jìn)行？3．合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。根據(jù)焓判據(jù)分析298K下該反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行？根據(jù)熵判據(jù)呢？【答案】1．反應(yīng)①②③的ΔH均小于0，體系從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)，反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)。2．自發(fā)過程④⑤⑥與焓變無關(guān)，但它們都是熵增的過程，屬于自發(fā)過程。3．根據(jù)焓判據(jù)，因其ΔH＜0，故反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；但該反應(yīng)的ΔS＜0，根據(jù)熵判據(jù)可知，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。要點(diǎn)歸納1．自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的比較自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)含義在一定條件下，不需要借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)特征具有方向性，即某個(gè)方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定是不能自發(fā)進(jìn)行的舉例高山流水，自由落體運(yùn)動(dòng)鋼鐵生銹應(yīng)用(1)可被用來完成有用功，如水力發(fā)電(2)可用來實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，如H2燃燒可設(shè)計(jì)成原電池(3)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對(duì)它做功。如通電將水分解為H2和O22．自發(fā)過程的特點(diǎn)(1)體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。(2)體系趨向于從有序體系轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序體系。(1)一定條件下，如果一個(gè)過程是自發(fā)的，則其逆過程在相同條件下就是非自發(fā)的。(2)自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應(yīng)，而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過程。3自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)是可能相互轉(zhuǎn)化的，某一條件下的自發(fā)反應(yīng)可能在另一條件下就是非自發(fā)反應(yīng)，如2NOg＋O2g=2NO2g是常溫下的自發(fā)反應(yīng)，而在高溫條件下其逆反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)。典例精講【例1】（2023春·江蘇鹽城·高二江蘇省響水中學(xué)?？计谥校┫铝姓f法正確的是A．自發(fā)反應(yīng)是指不需要條件就能發(fā)生的反應(yīng)B．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程C．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向D．常溫下，反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△H＞0【答案】D【解析】A．自發(fā)反應(yīng)是指在一定溫度和壓強(qiáng)下，不需要外界幫助即可發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．非自發(fā)過程在一定條件下可能變?yōu)樽园l(fā)過程，如碳酸鈣受熱分解的反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng)，屬于在高溫下進(jìn)行的非自發(fā)過程，故B錯(cuò)誤；C．使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，故C錯(cuò)誤；D．碳與二氧化碳生成一氧化碳的反應(yīng)是熵增的反應(yīng)，由常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行可知，反應(yīng)ΔH—TΔS＞0，則該反應(yīng)的焓變?chǔ)＞0，故D正確；故選D。【例2】（2022秋·河北邢臺(tái)·高二邢臺(tái)市第二中學(xué)?？茧A段練習(xí)）下列說法正確的是A．放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行B．電解水為自發(fā)反應(yīng)C．反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△H＞0D．W(s)+xG(g)=2Q(g)

△H＜0，能自發(fā)進(jìn)行，x可能等于1【答案】D【解析】A．大多數(shù)放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；B．電解水是在外電場(chǎng)的作用下強(qiáng)制發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，不是自發(fā)反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C．反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)是，由反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)的，要使，必須滿足，故C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)，若為1，，該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，故D正確；故選D?！纠?】（2021秋·陜西咸陽·高二統(tǒng)考期中）碳酸銨[(NH4)2CO3]在室溫下就能自發(fā)的分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說法正確的是A．碳酸銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大B．碳酸銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C．碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)能自發(fā)分解D．碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解【答案】A【解析】A．碳酸銨自發(fā)分解，是因?yàn)轶w系由于氨氣和二氧化碳?xì)怏w的生成而使熵增大，故A正確；B．碳酸銨在室溫下就能自發(fā)地分解，不需要外界給予了能量，故B錯(cuò)誤；C．有些吸熱反應(yīng)也可自發(fā)，而焓變不是自發(fā)反應(yīng)的唯一因素，應(yīng)根據(jù)△H-T△S進(jìn)行判斷反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；D．有的碳酸鹽穩(wěn)定，不能自發(fā)分解，如Na2CO3受熱不分解，故D錯(cuò)誤；故選：A。?環(huán)節(jié)二判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)【情境材料】汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市中的重要大氣污染物。為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣：2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)?！締栴}探究】1．閱讀素材分析如何判斷上述反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？2．查閱資料可知上述反應(yīng)的ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。試著分析該反應(yīng)室溫(298K)下能否自發(fā)進(jìn)行？3．汽車中的尾氣處理裝置中都使用了催化劑，分析催化劑的作用是什么？【答案】1．可以利用反應(yīng)的焓變和熵變來綜合判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。2．該反應(yīng)室溫時(shí)，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9kJ·mol－1＜0，能自發(fā)進(jìn)行。3．加快反應(yīng)速率。要點(diǎn)歸納1．化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變的關(guān)系(1)分析下列反應(yīng)進(jìn)行的方向與ΔH之間的關(guān)系①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)，燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。②Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。③(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1，該反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行。④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行。(2)自發(fā)反應(yīng)與焓變的關(guān)系大多數(shù)放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，但也有很多吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)進(jìn)行的方向的有關(guān)因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。2．化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)系(1)熵的概念熵是衡量體系混亂度大小的物理量，符號(hào)為S，熵值越大，體系的混亂度越大。(2)影響熵(S)大小的因素①同一物質(zhì)的熵在不同狀態(tài)下熵值不同：S(g)>S(l)>S(s)。②熵值與物質(zhì)的量的關(guān)系：物質(zhì)的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大。(3)熵變①概念：發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)物質(zhì)熵的變化稱為熵變，符號(hào)為ΔS。②熵變規(guī)律a．物質(zhì)由固態(tài)→液態(tài)→氣態(tài)的過程為熵增的過程，ΔS>0，反之為熵減的過程，ΔS<0。b．氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)，ΔS>0；氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)是熵減小的反應(yīng)，ΔS<0。(4)ΔS與反應(yīng)方向的關(guān)系①很多熵增的反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的，例如：Zn與稀H2SO4的反應(yīng)、KClO3的分解反應(yīng)都是ΔS>0的自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。因此，熵增(ΔS>0)的反應(yīng)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，可以用熵變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。②有些熵減(ΔS<0)的反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行。a．實(shí)例：乙烯聚合生成聚乙烯反應(yīng)的ΔS<0，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。b．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)c．4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)以上反應(yīng)的ΔS<0，能自發(fā)進(jìn)行。(5)結(jié)論多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的ΔS>0，但有些熵減(ΔS<0)的反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，因此，熵變也是與反應(yīng)進(jìn)行的方向的有關(guān)因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。3．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)(1)判據(jù)(2)溫度對(duì)反應(yīng)方向的影響熵變正、負(fù)的判斷(1)物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，熵變?yōu)檎?，是熵增加的過程。(2)氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，是熵增加的反應(yīng)。(3)氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是負(fù)值，是熵減小的反應(yīng)。典例精講【例4】（2023·全國·高二假期作業(yè)）下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)預(yù)測(cè)正確的是選項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)方程式已知條件預(yù)測(cè)AM(s)=X(g)＋Y(s)ΔH>0它是非自發(fā)反應(yīng)BW(s)＋xG(g)=2Q(g)ΔH<0，自發(fā)反應(yīng)x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g)能自發(fā)反應(yīng)ΔH一定小于0D4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s)常溫下，自發(fā)進(jìn)行ΔH>0A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．反應(yīng)中氣體分子數(shù)增大，則ΔS＞0，又因ΔH＞0，則反應(yīng)高溫自發(fā)，A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)ΔH＜0，且能自發(fā)進(jìn)行，則可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反應(yīng)中氣體分子數(shù)可能增大、不變或減小，B正確；C．反應(yīng)中氣體分子數(shù)增大，ΔS＞0，又反應(yīng)能自發(fā)，則ΔH＞0、ΔH＝0或ΔH＜0都有可能，C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)中氣體分子數(shù)減小，ΔS＜0，又常溫自發(fā)，則必有ΔH＜0，D錯(cuò)誤；故選B。【例5】（2023春·浙江紹興·高二統(tǒng)考期末）在298K和100kPa壓力下，已知金剛石和石墨的熵、燃燒熱和密度分別為：物質(zhì)S/J/(K·mol)△H/(kJ/mol)ρ/(kg/m3)C(金剛石)2.4-395.403513C(石墨)5.7-393.512260此條件下，對(duì)于反應(yīng)C(石墨)→C(金剛石)，下列說法正確的是A．該反應(yīng)的△H>0，△S<0B．由公式△G=△H-T△S可知，該反應(yīng)△G=985.29kJ/molC．金剛石比石墨穩(wěn)定D．相同條件下，1mol金剛石與1mol氧氣的能量總和小于1molCO2氣體的能量【答案】A【解析】A．在相同條件下，等物質(zhì)的量的C(石墨)和C(金剛石)燃燒分別放出熱量為393.51、395.40，說明C(金剛石)具有更多能量，所以C(石墨)→C(金剛石)為吸熱反應(yīng)，△H>0；△S=S(金剛石)-S(石墨)=-3.3J/(K·mol)<0，故A正確；B．△G=△H-T△S=1.89kJ/mol-298K×（-3.3J/(K·mol)）=2.8734kJ/mol，故B錯(cuò)誤；C．C(金剛石)具有更多能量，能量越高物質(zhì)越不穩(wěn)定，所以石墨更穩(wěn)定，故C錯(cuò)誤；D．金剛石燃燒與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，為放熱反應(yīng)，說明反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，故D錯(cuò)誤；答案選A。004課堂總結(jié)005強(qiáng)化訓(xùn)練探究提升一、單選題1．自發(fā)過程：在一定的條件下，不需要外力就可以自動(dòng)進(jìn)行的過程。在常溫常壓下，下列詩句反映的景象與自發(fā)過程不一致的一項(xiàng)是A．云開霧散旭風(fēng)暖 B．飛流直下三千尺C．雪消門外千山綠 D．欲渡黃河冰塞川【答案】D【解析】A．云散開后太陽光照射可使霧蒸發(fā)，不需要外力作用，是自發(fā)過程，A不選；B．水從勢(shì)能高的向低的流下，不需要外力，是自發(fā)過程，B不選；C．春天到了溫度升高，雪融化，是自發(fā)過程，C不選；D．想渡過被冰覆蓋的黃河，需要借助外力，不是自發(fā)過程，D選；故選：D。2．下列說法不正確的是A．反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，說明該反應(yīng)的B．非自發(fā)反應(yīng)就是不可能發(fā)生的反應(yīng)，自發(fā)反應(yīng)就是能較快進(jìn)行的反應(yīng)C．反應(yīng)的限度越大，說明平衡時(shí)產(chǎn)物所占比例越高D．若溫度改變，則可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)一定改變【答案】B【解析】A．反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，且是熵減的反應(yīng)，由知，該反應(yīng)的，A正確；B．自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)都是從熱力學(xué)角度來考量的，其沒有考慮動(dòng)力學(xué)的影響。非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)在一定的條件下可以自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)的自發(fā)性和反應(yīng)進(jìn)行的速率快慢之間沒有必然聯(lián)系，能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定能迅速發(fā)生反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．化學(xué)平衡常數(shù)是化學(xué)反應(yīng)限度的一個(gè)重要參數(shù)，該常數(shù)表示的意義是可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度，反應(yīng)的限度越大，K值越大，說明平衡時(shí)產(chǎn)物所占比例越高，C正確；D．平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，若溫度改變，則可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)一定改變，D正確；故選B。3．合成氨反應(yīng)中物質(zhì)的能量與反應(yīng)過程的關(guān)系如圖所示。已知鍵能、。下列說法正確的是A．一定條件下，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是B．C．合成氨使用催化劑是為了提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率D．合成氨使用高溫的目的是提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，使用高壓的目的是增大反應(yīng)速率【答案】B【解析】A．根據(jù)能量與反應(yīng)過程圖和化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)是熵減且放熱的反應(yīng)，因此該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．，得到，B項(xiàng)正確；C．催化劑不會(huì)改變反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，高溫會(huì)降低反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選B。4．下列說法正確的是A．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0，ΔS<0B．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，凡是吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的C．常溫下，2H2O2H2↑+O2↑，即常溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)D．已知2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)

ΔH＝﹣78.03kJ·mol-1，ΔS＝+494.4J·mol-1·k-1，此反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行【答案】D【解析】A．MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)，反應(yīng)后物質(zhì)的量增多，且生成了氣體，△S＞0，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定的，若△H＜0，△S＞0，則一定自發(fā)，若△H＞0，△S＜0，則一定不能自發(fā)，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，反應(yīng)能否自發(fā)，和溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．水性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下，水不分解，常溫下水的分解反應(yīng)是不自發(fā)反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．氯酸鉀的分解2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2↑(g)△H＜0，△S＞0，根據(jù)△G=△H-T?△S＜0一定成立，此反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行，故D正確；故選D。5．以下判斷正確的是A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，該反應(yīng)低溫才能自發(fā)B．通?；瘜W(xué)反應(yīng)的△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，所以△S＞0時(shí)反應(yīng)必能自發(fā)C．常溫下，反應(yīng)A(s)+B(g)=2X(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＞0D．化學(xué)反應(yīng)的速率越大，表明反應(yīng)的活化能越小，故反應(yīng)進(jìn)行的程度就越大【答案】C【解析】A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，該反應(yīng)△S>0，△H>0，根據(jù)吉布斯自由能判斷該反應(yīng)高溫才能自發(fā)，A錯(cuò)誤；B．通常化學(xué)反應(yīng)的△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但一個(gè)反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行還要結(jié)合△H判斷，所以△S＞0時(shí)反應(yīng)未必能自發(fā)，B錯(cuò)誤；C．常溫下，反應(yīng)A(s)+B(g)=2X(g)不能自發(fā)進(jìn)行，因其熵變△S>0判斷自發(fā)，則該反應(yīng)的焓變判斷不能自發(fā)，即ΔH＞0，C正確；D．化學(xué)反應(yīng)的速率越大，表明反應(yīng)的活化分子濃度越大，活化能決定活化分子能量大小，反應(yīng)進(jìn)行的程度表示平衡達(dá)到的狀態(tài)，反應(yīng)速率決定達(dá)到平衡的時(shí)間，D錯(cuò)誤；故選C。6．下列說法正確的是A．在常溫下，放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行B．

，能自發(fā)進(jìn)行的原因是＞0C．焓變和熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判斷依據(jù)D．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【答案】B【解析】A．△H-T△S＜0的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，則常溫下放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)均可能自發(fā)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；B．△H=+185.57kJ?mol-1，能自發(fā)進(jìn)行的原因是△S＞0，可滿足△H-T△S＜0，故B正確；C．焓變和熵變單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判斷依據(jù)，不夠準(zhǔn)確，故C錯(cuò)誤；D．使用催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，故D錯(cuò)誤；故選：B。7．焦炭常用于冶煉工業(yè)。已知反應(yīng)①：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；反應(yīng)②：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，反應(yīng)①、②的反應(yīng)趨勢(shì)與溫度關(guān)系如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．反應(yīng)②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0B．983K是兩個(gè)反應(yīng)主次趨勢(shì)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)C．L1對(duì)應(yīng)反應(yīng)①D．當(dāng)溫度低于983K時(shí)，過量焦炭的氧化產(chǎn)物以反應(yīng)②生成CO2為主【答案】C【解析】A．生成物氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)系數(shù)之和小于反應(yīng)物氣體化學(xué)計(jì)量系數(shù)之和，所以ΔS＜0，則-TΔS＞0，根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS，因?yàn)槟軡M足ΔG＜0，所以ΔH＜0，A正確；B．ΔG越小，說明它能夠反應(yīng)的趨勢(shì)更大，983K時(shí)兩反應(yīng)的ΔG相等，之后兩反應(yīng)的ΔG大小關(guān)系發(fā)生變化，則反應(yīng)主次趨勢(shì)發(fā)生變化，所以983K是反應(yīng)趨勢(shì)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，B正確；C．反應(yīng)①的ΔS>0，則-ΔS＜0，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2對(duì)應(yīng)反應(yīng)①，C錯(cuò)誤；D．當(dāng)溫度低于983K時(shí)，L1的ΔG更小，所以以反應(yīng)②為主，產(chǎn)物以CO2為主，D正確；綜上所述答案為C。8．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)方向及其判據(jù)的說法中正確的是A．1molSO3在不同狀態(tài)時(shí)的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)]B．常溫下，反應(yīng)C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH>0C．放熱反應(yīng)都可以自發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g)ΔH>0能否自發(fā)進(jìn)行與溫度無關(guān)【答案】B【解析】A．物質(zhì)聚集狀態(tài)不同熵值不同，氣體S>液體S>固體S，1molSO3在不同狀態(tài)時(shí)的熵值：S[SO3(s)]<S[SO3(1)]<S[SO3(g)]，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)的自發(fā)性由焓變和熵變共同決定，該反應(yīng)為，常溫不能自發(fā)，說明高溫時(shí)，說明則該反應(yīng)的ΔH>0，故B正確；C．反應(yīng)的自發(fā)性由焓變和熵變共同決定，當(dāng)時(shí)反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，時(shí)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，焓變小于零的反應(yīng)，，若，高溫下可以，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，熵變大于零的反應(yīng)，，若，高溫下可以時(shí)反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；D．、，由的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，可知能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，故D錯(cuò)誤；故答案為B。9．常壓下，1g冰熔化成1g水、1g水蒸發(fā)成1g水蒸氣的焓和熵的變化情況如圖所示。已知：熔化過程：蒸發(fā)過程：下列說法不正確的是A．； B．；C． D．蒸發(fā)過程屬于高溫自發(fā)過程【答案】C【解析】A．水由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)吸收能量，熔化過程為吸熱過程，則，蒸發(fā)過程為吸熱過程，則，A正確；B．同種物質(zhì)不同狀態(tài)的混亂度：g>l>s，混亂度越大熵變值越大，則，，B正確；C．蒸發(fā)過程熵變值更大，即，C錯(cuò)誤；D．蒸發(fā)過程，，根據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)：，該反應(yīng)需要高溫條件自發(fā)進(jìn)行，D正確；故選：C。10．向某密閉容器中充入一定量的、混合氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

，平衡時(shí)C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是A．該反應(yīng)的 B．該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，C．該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行 D．增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大【答案】B【解析】A．由圖可知，在同一壓強(qiáng)下，升高溫度，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，平衡正向移動(dòng)，而升高溫度，平衡向吸熱的方向進(jìn)行，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，，A錯(cuò)誤；B．作一條垂直于橫坐標(biāo)的直線可以看出，在同一溫度下，增大壓強(qiáng)，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，平衡正向移動(dòng)，而增大壓強(qiáng)，平衡向著體積減小的方向移動(dòng)，則a+b>c+d，該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，，B正確；C．由選項(xiàng)A和B的分析知，、，則，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，C錯(cuò)誤；D．平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變，該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，D錯(cuò)誤；故選B。11．分析下列反應(yīng)，在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)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-1【答案】D【解析】A．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H＞0，△S＜0，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，△S＜0，高溫下不能自發(fā)進(jìn)行，B錯(cuò)誤；C．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H＞0，△S＞0，低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)是放熱熱反應(yīng)，△H＜0，△S＞0，任何溫度下能自發(fā)進(jìn)行，D正確；故選D。12．下列關(guān)于焓與熵的說法正確的是A．焓與內(nèi)能無關(guān)B．化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變C．焓與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)，熵與物質(zhì)的聚集狀態(tài)無關(guān)D．孤立體系(與環(huán)境沒有物質(zhì)交換和能量交換)的自發(fā)過程向著熵增方向進(jìn)行【答案】D【解析】A．焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，根據(jù)能量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)中的內(nèi)能變化等于反應(yīng)熱和功的和，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，并且能量變化沒有電能、光能等其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，反應(yīng)熱效應(yīng)等于焓變，故B錯(cuò)誤；C．焓與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)，熵與物質(zhì)的聚集狀態(tài)也有關(guān)，熵值大小結(jié)論是：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)，故C錯(cuò)誤；D．熱力學(xué)第二定律中提出：一切孤立系統(tǒng)都朝著熵增的方向進(jìn)行，熵增反應(yīng)是反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)有利因素，故D正確；故選：D。二、填空題13．反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，思考回答下列問題：化學(xué)反應(yīng)ΔH/kJ·mol-1ΔS/J·mol-1·K-1①2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)-9857.2②CO2(g)=C(s，石墨)＋O2(g)393.5-2.86③HCl(g)＋NH3(g)=NH4Cl(s)-176-285④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)178.2169.6(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：反應(yīng)①在溫度下，正向自發(fā)進(jìn)行。(2)有人提出采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，用熱分解法分解CO2，以減少CO2的排放，你認(rèn)為是否可行？闡述判斷的理由。(3)利用綜合判據(jù)，計(jì)算反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍。(4)利用綜合判據(jù)，計(jì)算CaCO3分解的溫度條件?！敬鸢浮?1)任何都能(2)不可行，該反應(yīng)為吸熱、熵減的化學(xué)反應(yīng)，在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行(3)低于344.5℃時(shí)反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行(4)當(dāng)溫度高于778℃時(shí)，CaCO3開始分解【解析】（1）由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)①2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)的<0，>0，在任何溫度下都有，所以反應(yīng)①在任何溫度下，都能正向自發(fā)進(jìn)行，故答案為：任何；都能；（2）由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)②CO2(g)=C(s，石墨)＋O2(g)的>0，<0，在任何溫度下都有，所以在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行，故答案為：不可行，該反應(yīng)為吸熱、熵減的化學(xué)反應(yīng)，在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行；（3）反應(yīng)③的=-176kJ·mo