1、第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向 学习目标定位 了解自发过程和自发反应的主要特点，了解焓判据、熵判据的含义，会用 焓变和熵变判断反应进行的方向。 一 自发过程和自发反应 1根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，不 借助外力而自发进行的过程。回答下列问题： (1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是_(填字母)。 A水由高处往低处流 B气温升高冰雪融化 C室温下，水自动结成冰 D生锈的铁变光亮 答案 AB (2)自发过程具有的特点 能量角度 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 混乱度角度 体系趋向于从有序状态
2、转变为无序状态。 2有下列化学反应：白磷自燃、氯化氢分解、煤燃烧、钠与水反应、酸碱中和反 应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是，属于放热反应的是 。 关于自发反应的理解 二 化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 1化学反应进行的方向与焓变的关系 (1)分析下列反应进行的方向与 H 之间的关系： NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸碱中和反应是放热反应，H0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能 自发进行。 (2)自发反应与焓变的关系 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是 与反应进行的方向有关的因素之
3、一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2化学反应进行的方向与熵变的关系 (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)影响熵大小的因素 同一条件下，不同的物质熵值不同。 同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为 S(g)S(l)S(s)。 物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 (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 S)大于零，这个原理 叫做熵增原理。在用熵变来判断
4、过程的方向时，就称为熵判据。 当 S0 时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行。 当 S0，S0 或 H0， 则： 该反应常温下_(填“能”或“不能”)自发进行。 据本题反应数据分析，温度_(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。 (4)已知 CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g) H218 kJ mol 1，该反应能够自发进行的反应条件是_。 (5)某吸热反应能自发进行，则该反应的 S_(填“”或“ 不能 (2) 解析 (1)该反应为吸热反应，化学反应后气体的化学计量数之和增加，所以 H0，S0， 故低温下 GHTS0，反应不能自发进行。 (2)因为 S0，
5、属于熵增加的吸热反应，故在高温下 该反应能够自发进行。 (4)自发反应的条件是 HTSH S，即 T 值较大，该反应应在高温下进行。 (5)吸热反应能自发进行，即 H0，HTS0，故 S0。 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 答案 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，
6、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下列说法完全正确的是( ) A自发进行的反应均是放热反应 BS 为正值的反应均能自发进行 C物质的量增加的反应，S 为正值 DCaCO3(s)受热分解为 CaO(s)和 CO2(g)：S0 答案 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 S 不一定为正值，如 2H2S(g)O2(g)=2H2O(l)2S(s)， 故 C 错
7、；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故 D 正确。 3已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为 HTS0 反应不能自发进行 设反应 A=DE HTS(4 50011T) J mol 1，要防止反应发生，温度必须( ) A高于 409 K B低于 136 K C高于 136 K 而低于 409 K D低于 409 K 答案 A 解析 要防止反应发生需满足 HTS0 的条件，解不等式得 T409 K，故 A 正确。 4在 25 、1.01105 Pa 下，反应 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g) H56.7 kJ mol 1 能自 发进行的合理解释是( ) A该反应是分解反应
8、 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 答案 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。 5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 H0，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_(填字母)。 aCO(g)=C(s)1 2O2(g) b2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) c(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3
9、(s)NH3(g) dMgCO3(s)=MgO(s)CO2(g) (3)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。 生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s) H2O(g)H2(g)CO(g) H131.3 kJ mol 1，S133.7 J mol1 K1，该反应在低 温下_(填“能”或“不能”)自发进行。 答案 (1)该反应是 H0、S0、S0，故不能实现该反应。 (2)a、 b、 c、 d 的 H0， b、 c、 d 反应的 S0， HTS0，S0 时，不能判断 GHTS 的正负，与 T 有关； 当 H0，S0，非自发反应； 当 H0 时，GHTS0、S0 时，
10、HTS 的值的正、负 不能确定，此时将由温度 T 决定。当处于低温时，HTS0，反应非自发进行；当温度升 高，TS 的值增大，当 TSH，即 HTSTS，又知 T0、S0(气体化学计量数反应后增大)， 则 H0， C 项不正确； D 项， 该反应不能自发进行， 则 HTS0，即 HTS， 又知 T0、 S0(气体化学计量数反应后增大)，则 H0，D 项不正确。 9某化学反应在较低温度下自发反应，较高温度下非自发进行，有关该反应的下列说法正确 的是( ) AH0，S0 BH0，S0，要使 HTS0，S0，任何温度下都不能自发进行，错误；C 项，H0，HTS0，GHTS0 对自发 反应起决定作用。
11、 11已知在 100 kPa、298.15 K 时石灰石分解反应： CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.3 kJ mol 1 S160.4 J mol1 K1，则： (1)该反应在常温下_(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)据本题反应数据分析，温度_(填“能”或“不能”)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_(若不能，则此空不必 填)。 答案 (1)不能 (2)能 (3)1 111.6 K 解析 (1)HTS178.3 kJ mol 1298.15 K160.4103 kJ mol1 K1130.5 kJ mol1 0，所以常
12、温下该反应不能自发进行。(2)因为该反应 H0、S0，所以 HTS 在温 度较高的时候可能小于 0。 (3)根据 HTS0 时， 反应可自发进行， 则有： TH S1 111.6 K。 12某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。所查资料信息如下： 酸性：H2SO4H2SeO4H2TeO4 氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合 由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图 请回答下列问题： (1)H2与硫化合的反应_(填“放出”或“吸收”)热量。(2)已知 H2Te 分解反应的 S0， 请解释为什么 Te 和 H2不能直接化合。 (3)上述资料信息中能够说明
13、硫元素非金属性强于硒元素的是_(填序号)。 答案 (1)放出 (2)因为化合时 H0、S0，反应不能自发进行。 13电子工业中清洗硅片上的 SiO2(s)的反应是 SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(g) H(298.15 K)94.0 kJ mol 1， S(298.15 K)75.8 J mol 1 K1 设 H 和 S 不随温度变化而变化，试求此反应自发进行的温度条件。 答案 T1 240.1 K 解析 要使反应能够自发进行，则 HTS0，即94.0 kJ mol 1T(75.8103 kJ mol 1 K1)0，T 94.0 kJ mol 1 75.810 3kJ mol1 K11 240.1 K，所以只有 T1 240.1 K 时反应才 能自发进行。
