高中化学专题2第二单元第1课时化学反应的方向学案苏教版选修4

第1课时化学反应的方向

［学习目标定位］知道自发过程和自发反应的主要特点，知道焙判据、燧判据的含义，会用

焰变和燧变判断反应进行的方向。

知识•回顾区温故追本溯源推陈方可知新

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()

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

①体系趋向于从能量较高状态转变为能量较低状态(体系对外部做功或者暨放热量)o

②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。

2.有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤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)的是傻⑤，属于放热反应的是

①③④⑤。

3.自发过程和自发反应

自发过程自发反应

在一定条件下，不借助外力而在一定温度和压强下，无需外界帮助

含义

自发进行的过程就能自动进行的反应

具有方向性,即反应的某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向

特征

在该条件下是肯定不能自发进行的

举例高山流水，自由落体运动钢铁生锈

(1)可被用来完成有用功。如山燃烧可设计成原电池

应用

(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为压和

学习,探究区基础自学落实重点互动探究

探究点一化学反应的方向与熔变的关系

1.根据下图，回答有关问题。

反应过程

图1

⑴图1表示的反应释放能量,为放热反应,体系能量由高到低，趋向稳定，该过程一般能

自发进行。

(2)图2表示的反应吸收能量,为吸热反应,体系能量由低到高，趋向不稳定,根据自发过

程的特点，该反应一般不能自发进行。

2.分析下列反应进行的方向与△〃之间的关系:

(l)NaOH(aq)+HC1(aq)=NaCl(aq)+H2O(1),酸碱中和反应是放热反应，A握0,常温下能

自发进行。

(2)2Na(s)+2H20(1)=2NaOH(aq)+H2(g),该反应是放热反应，△握0,常温下能自发进行。

(3)NH4HC03(S)+CH3C00H(aq)=C02(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(1)A皮0,该反应在常温下能

自发进行。

(4)CaC03(s)=Ca0(s)+C02(g)NH>0,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。

［归纳总结］

自发反应与焰变的关系

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，反应焰变是

与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

［活学活用］

1.下列关于焰变与反应方向的叙述中正确的是()

A.化学反应的焰变与其反应的方向无关

B.化学反应的焰变直接决定了反应的方向

C.反应熔变为正值时不利于反应自发进行

D.焰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焰变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；熠

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；焰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；焰变为正值，吸收热量，体系能量升高，

不利于反应自发进行，C项正确。

2.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解的叙述中，正确的是

A.所有的放热反应都是自发进行的

B.所有的自发反应都是放热的

C.婚变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素

D.婚变是决定反应是否具有自发性的判据

答案C

解析多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，既

然说“多数”，必定存在特例，所以只能说“焰变是影响反应是否具有自发性的一种重要因

素，但不是唯一因素”。

探究点二化学反应的方向与储变的关系

1.燧的概念

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。体系的混乱度常用火商来描述,

燧的概念是衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。燧值越大，体系的混乱度越大。

2.影响燧大小的因素

(1)同一条件下，不同的物质嫡值丕圆。

(2)同一物质的燧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焙值大小为

S(g)>S(1)>S(s)o

3.嫡判据

在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的燧增大,这个原理叫做赠增原理。在用夕变

来判断过程的方向时，就称为燧判据。

(1)当A90时，反应为燧增反应,在一定条件下能自发进行。

(2)当AS〈O时，反应为燧减反应,在一定条件下不能自发进行。

［归纳总结］

(1)反应燧变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因

-1-1

素。如：2A1(s)+Fe2O3(s)=A12O3(s)+2Fe(s)A5=-39.35J-mol-K,上述反应为

嫡减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“嫡判据”也具有一定的局限

性。

(2)从能量角度(即焰变)看，化学反应趋向于最低能量状态的倾向，而从焙变角度看，化学

反应呈现最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，△〃与AS倾向有时会出现矛盾，因此，

在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焰判据或赠判据来分析，否则，

可能会得出错误的结论。

［活学活用］

3.汽车尾气(含烧类、CO、NO与SO?等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车

排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原

理是2N0(g)+2C0(g)=Nz(g)+2C0?(g)。由此可知，下列说法中正确的是()

A.该反应是燧增大的反应

B.该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂

C.该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率

D.该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应

答案C

解析只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行；因反应是气体物质的量减

小的反应，故嫡减小；因嫡减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。

4.下列对燧变的判断中不正确的是()

A.少量的食盐溶解于水中：A5>0

B.纯碳和氧气反应生成CO(g)：AS>0

C.气态水变成液态水：AS>0

D.CaC03(s)受热分解为CaO(s)和C02(g)：A5>0

答案C

解析食盐溶于水是典型的嫡增加过程；2c(s)+Oz(g)=2CO(g),气体的物质的量增大，

为嫡增大的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为嫡减小的过程；CaCO3(s)

的分解产生了气体，为嫡增大的反应。

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1.碳镂(NH,HCOJ在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是()

A.碳镂分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的燧增大

B.碳镂分解是因为外界给予了能量

C.碳镂分解是吸热反应，根据熔判据，不能自发分解

D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解

答案A

解析本题考查化学反应进行方向的判据，放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些

也是自发反应，自发反应的燧不一定增大，可能减小，也可能不变。过程的自发性只能用于

判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。故选A。

2.己知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

①C(石墨，s)+02(g)=CC)2(g)

A〃=-393.5kJ,mol-1

②C(金刚石，s)+02(g)=C02(g)

△〃=—395.4kJ,mol-1

关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是()

A.石墨转化成金刚石是自发的过程

B.金刚石转化成石墨是自发的过程

C.石墨比金刚石能量高

D.金刚石比石墨稳定

答案B

解析由①一②得C(石墨，s)=C(金刚石，s)A〃=1.9kJ5。『，根据焙判据，则说

明金刚石变成石墨是自发的，B正确；△少0,说明石墨变成金刚石需吸收能量，则说明金

刚石比石墨能量高，不稳定。

3.判断下列反应的燧值的变化，在每小题后面的横线上填上“增大”、“减小”或“无明

显变化”。

占燃

(1)2H2(g)+02(g)=2H=0(1)o

占燃

(2)H2(g)+CL(g)=2HC1(g)o

(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(S)+NH3(g)。

、，、、占燃，、

(4)Cu(s)+Cl2(g)==CuC12(s)o

答案(1)减小(2)无明显变化(3)增大(4)减小

解析对同一种物质，由于S(g)>S(l)>S(s),故气体一液体f固体是嫡减小的变化，反之

是燧增大的变化。

4.已知下列热化学方程式

①Ag+(aq)+C1-(aq)=AgCl(s)

A〃=-51.1kJ,mol-1

1

@2Mg(s)+O2(g)=2Mg0(s)△〃=—1203.2kJ•moF

③K(s)+H2O(1)=K+(aq)+0IT(aq)+1H=(g)

△〃=-196.6kJ,mol-1

⑴根据所学知识和生活经验，分析判断在常温下是否能自发进行，这些反应过程的焰变和

燧变是否有利于反应自发进行？将其答案填入下表：

M方向性熠变一变

①AgNOs溶液与NaCl溶液反应

②镁条置于空气中被氧化

③钾与水反应

(2)由上表可知，要正确判断一个化学反应是否能自发进行的依据是o

答案(1)①自发进行△〃<(),有利自发AS<0,不利自发②自发进行A〃<0,有

利自发AS<0,不利自发③自发进行XHVO,有利自发A5>0,有利自发

(2)综合考虑反应的熔变与嫡变

40分钟课时作业

［基础过关］

一、自发过程的判断

1.下列过程是非自发的是()

A.水由高处向低处流B.天然气的燃烧

C.铁在潮湿的空气中生锈D.室温下液态水结成冰

答案D

解析本题考查的是自发过程的判断。自然界中的水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在

潮湿的空气中生锈、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向都是非自发的，故正确答案为D。

2.知道了某过程有自发性之后，贝M)

A.可判断出过程的方向

B.可确定过程是否一定会发生

C.可预测过程发生完成的快慢

D.可判断过程的热效应

答案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。

二、焰变和嫡变

3.冰融化为水的过程的焰变和燧变正确的是()

A.NH>0,AS<0B.A水0,A5>0

C.NH>0,A5>0D.A乐0,A5<0

答案C

解析冰融化为水是蜡增大的反应，该过程吸热，A^Oo

4.已知反应2co(g)=2C(s)+O?(g)的A〃为正值，AS为负值。设A〃和AS不随温度而

变，下列说法中正确的是()

A.低温下能自发进行

B.高温下能自发进行

C.低温下不能自发进行，高温下能自发进行

D.任何温度下都不能自发进行

答案D

解析因为△力0,ASKO,此反应为非自发进行的反应。

5.对下列过程的焙变的判断不正确的是()

A.溶解少量食盐于水中：A5>0

B.炭和氧气反应生成CO(g)：AS>0

C.水蒸气变成液态水：AS>0

D.CaC03(s)力口热分解为CaO(s)和C02(g)：A5>0

答案C

解析燧变是依据混乱度来取值的。混乱度的大小取决于能够自由运动的粒子的数目。因此

A、D均因增大了混乱度而端增大。C项由于气体变为液体而混乱度减小，故应是端减小。B

中由于产生的一氧化碳分子数大于消耗的氧气分子数，所以混乱度应该增大(炭是固体，认

为粒子排列有序，混乱度很低)。

三、化学反应方向的判断

6.下列说法中正确的是()

A.凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应

B.自发反应一定是崎增加的反应，非自发反应一定是崎减小或不变的反应

C.燧增加且放热的反应一定是自发反应

D.非自发反应在任何条件下都不能发生

答案C

解析一个反应是不是自发的，△〃和AS都对反应有影响，不由单方面决定，A、B错误；

嫡增加即AS>0,放热反应即△水0,一定是自发的，C对；非自发的反应，可以通过改变

条件，实现自发，D错误。

7.下列自发反应可用焰判据来解释的是()

A.2N205(g)=4N02(g)+O2(g)

A〃=56.7kJ,mol-1

B.(NHi)2co3(s)=NH4HCO3(S)+NH3(g)

A〃=74.9kJ,mol-1

C.2H2(g)+02(g)=2H20(l)

A〃=-572kJ-mol-1

D.CaC03(s)=CaO(s)+CO2(g)

△〃=178.2kJ-mol-1

答案c

解析焰判据是指△水0的反应，一般是自发的。只有C项符合题意。

51

8.25°C、1.01X10Pa时，反应2N205（g）=4N02（g）+02（g）AQ56.7kJ•moF自发

进行的原因是（）

A.是吸热反应

B.是放热反应

C.是燧减小的反应

D.燧增大效应大于能量效应

答案D

解析该反应是吸热反应，根据焰判据是不能自发进行的，说明该反应之所以能够自发进行

是由于燃增效应，并且改商增效应大于能量效应。

9.己知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为

AH-7A5<0反应能自发进行

RH—TkS=0反应达到平衡状态

A〃一反应不能自发进行

设反应A=D+E△〃一TA5=（—4500+117）J•mol，要防止反应发生，温度必须（）

A.高于409K

B.低于136K

C.高于136K而低于409K

D.低于409K

答案A

解析要防止反应发生需满足△〃一7As>0的条件，解不等式得7>409,故A正确。

10.下列关于化学反应的自发性叙述正确的是（）

A.焰变小于。而嫡变大于0的反应肯定是自发的

B.熔变和嫡变都小于0的反应肯定是自发的

C.焰变和崎变都大于0的反应肯定是自发的

D.焙变小于0而焰变大于0的反应肯定是自发的

答案A

解析①当△心0,时

不能判断AQ7AS的正负，与7有关。

②当△力0,AS〈0时

A〃一7AS>0,非自发反应。

③当△水0,AS>0时

△H—TXS〈0,一定是自发反应。

④当△水0,A5K0时

不能判断△〃的正负，与T有关。

11.分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()

A.2N2(g)+02(g)=2N20(g)

△〃=163kJ・mol-1

B.Ag(s)+1ci2(g)=AgCl(s)

△〃=—127kJ•mol-1

C.HgO(s)=Hg⑴+1()2(g)

△〃=91kJ,mol-1

D.H2O2(l)=|o2(g)+H2O(l)

AH=-98kJ,mol-1

答案D

解析反应自发进行的前提条件是反应的△〃-7As〈0,温度的变化可能使A〃一TAS的符

号发生变化。

对于A项，RH>0,AS<0,在任何温度下，A〃-7A5>0,即任何温度下，反应都不能自发

进行；对于B项，A庆0,AS<0,在较低温度下，XH—T&S9,即反应温度不能过高；对

于C项，A皮0,A5>0,若使反应自发进行，即XH—TXSM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，'瓜0,AS>0,在任何温度下，RH—TXSM即在

任何温度下反应均能自发进行。

［能力提升］

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H,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()

ABAB

in

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，即燧增大的过程

B.此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出

C.此过程是自发可逆的

D.此过程从有序到无序，混乱度增大

答案C

解析气体扩散过程是燃增加的过程，A、D正确；该过程不伴随能量变化，B正确；两种气

体混合后，不会再自发地分开，所以逆过程不能自发进行，C不正确。

13.灰锡结构松散，不能用于制造器皿；而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制造的

器皿放在0°C、101kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用()

(已知在0℃、101kPa条件下白锡转化为灰锡的反应，焰变和嫡变分别为△〃=—2180.9

J•mol-1,AS=—6.61J,mol-1,K-1)

A.会变B.不会变

C.不能确定D.升高温度才会变

答案A

解析在等温等压条件下，自发反应总是向着S<0的方向进行，直至平衡状态。

在0°C、101kPa条件下，白锡会不会变为灰锡就转化为求算反应白锡一灰锡RH—TNS

的问题。A〃-7AS=-2180.9J•mor1-273KX(-6.61J•mol-1•K_1)=-376.37

J-moF^O,因此在此温度和压强下白锡会变为灰锡。

14.在一定条件下，对于反应血(g)+〃cC(g)+d)(g),Ctc%.

物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是-11,0.011xX101=0,PPaa

1.01X106Pa

A.A乐0A5>0

B.AS<0

C.NH>QAS>0

D.△乐0AS〈O

答案A

解析当7不变时，压强越大，C%越低，说明加压平衡左移，则/+〃〈c+d,所以A5>0；

温度越高，C%越低，说明升温，平衡左移，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，A乐0。

15.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:

①酸性:H2SO4>H2SeO4>H2TeO4

②氧、硫、硒与氢气化合越来越难，确与氢气不能直接化合A"]

③由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焰变情况如图所示。