2026届高考化学一轮复习讲义：化学反应的方向-熵、吉布斯自由能

化学反应的方向一炳、吉布斯自由能

必.畲•一点

一、过程自发性

自发过程：不借助外力能自动进行的过程叫自发过程。

非自发过程：自发过程的逆过程叫非自发过程。

1、水自高处流下，冰融化，铁生锈。

2、两气体混合，一盒粉笔掉到地上等。

3、CCL和H2O混合，硝酸锭溶于水要吸热。

结论：影响一个过程自发进行的因素有二：能量和混乱度.放热有利于过程自发，混乱度增

大有利于过程自发。

二、混乱度-烟

1、混乱度与端:体系的混乱度的大小可用一个热力学函数一端来表示。体系越混乱，炳值越

大。常用S表示，单位为Jmol-1-K-lo和内能、蛤一样，炳也是状态函数，只与过程的始

终态有关，与途径无关。

2、热力学第三定律：

绝对零度时，任何纯物质的完美晶体的嫡值为零。

3、标准摩尔烯(S°m):标准状态下，Imol纯物质的墙叫标准摩尔燧，常用S°m表示。

物质(29845K下)Ag(s)AgCl(s)C(s,石)C(s,金)CO(g)H2O(I)

SMJmol'-K-1)0965.732.4197.669.91

燧的进一步讨论:

(1)嫡与物质的聚集状态有关，同一物质，气态燧值最大，液态次之，固态的靖值最小,

如NaCl:

1

固态S°298=72.4Jmol-,K-1

液态S°298=84.60JmolK”

气态的S°298=229.61Jmol'K"

即同一物质s气>s液>s固s高温〉s低温s混合物>s纯物质

(2)有类似分子结构且分子量又相近的物质，其标准烦相近

e,101

s298CO=I97.9J-morK-S298N2=191.4J-mor'-K'

分子结构相似分子量不同，其标准燧随分子量增大而增大

如卤素的氢化物

HFHC1HBrHI

173.7186.7198.5206.5Jmol'-K1

(3)物质分子量相近时，分子构型越复杂的其标准埔值就越大

如：乙醉(g)S0298=282Jmol-,-K-1二甲醯(g)S0298=266.3J-mol-'K-'

二者分子式相同，分子量也相同，但二甲醛分子中各原子的排列是对称的，乙醇分子中原

子排布的对称性较差。

三、吉布斯-赫姆霍兹公式

要使一个过程(反应)能自发进行必须满足AG=AH-T4S<0

故自发反应的判据应为

AG<0自发进行正向进行

AG>0非自发进行逆向进行

AG=0达到平衡达到平衡

两个主要第响因素：

AH<0放热，利于自发AS>0烯增，利于自发

AHASAG评论实例

2

十—始终十任何温度均不自发CO(g)=C(s)+l/202(g)

—+始终一任何温度均自发l/2H2(g)+l/2O2(g)=H2O(g)

——低温一低温自发HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)

++高温一高温自发CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

例I:求CaCCh(s)加热分解的最低温度。

解:即求反应CaCCh(s尸CaO(s)+CO2(g)能自发进行的最低温度。

要使反应自发进行，应使AG=AH-TASvO即T>AH/AS

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

AtH°(kJ/mol)-1206.9-635.1-393.5

S^Jmor'-K1)92.939.7213.6

AH=(-635.1)+(-393.5)-(-1206.9)=178.3kJ/mol

AS=(213.6+39.7)-92.9)=159.8Jmol'K-1T>AH/AS=178.3x1000/159.8=1115.8K

即CaCO3(s)的最低温度为1U5.8K=1U5.8-273.15=842.65C

(四)吉布斯自由能判据与反应商判据

ArGm(T)=ArGm0(T)+RTlnJ

ArGm(T)是T温度下的非标态反应自由能；

ArGmG(T)是T温度下的标态反应自由能

当反应处于平衡态时，△rGm=0,lnj=lnK°

则△rGm=△rGm°+RTInJ

=ArGm°+RTInK°=0

则ArGm°=-RTlnK°

ArGm=RTlnJ-RTlnK°

3

用K，和J判断反应方向

若JvK°,则ArGmvO,正向反应自发；

若J>K°,则ArGm>0,逆向反应自发；

若」=1<，则ArGm=O,反应达到平衡。

真题・再现|

1、相同温度和压强下，关于物质烯的大小比较合理的是()

A.1molCl2(g)>2molCl2(g)

B.2molH2O(1)>2moiH2O(g)

C.1molCH4(g)<1molC2H6(g)

D.1molC(s,金刚石)的炳值>1molC(s,石墨)

2、将释放的能量传递给了周围的环境，导致环境的端增加，增加的嫡与焰变之间存在关系：

△5环境=-当1当AS体系+AS环境>0时，反应能自发进行。已知反应：

A(g)+B(g)=C(s)A//=-I76kJmol-l,AS=-284J-mol-IK-l,下列说法正确的是()

A.该反应在任意温度下都能自发进行

B.该反应在任意温度下都不能自发进行

C.T=298K时该反应能自发进行

D.T=298K时该反应不能自发进行

3、图表示生成几种氯化物反应的自由能变化AG随温度T变化情况。若在图示温度范围内

婚变△”和端变AS不变，已知也&二7黑不，其中R为常数，T为温度，下列说法不正确

2.30RT

的是()

4

①

A.反应①ASvO

B.反应②的平衡常数随温度升高而减小

C.1273K时用H?还原Si04制备Si的平衡常数KP=\

D.773K时C能置换出SiCk中的Si

4、AB型强电解质在水中的溶解（可视作特殊的化学反应）表示为AB（s尸A"（叫）+B~（叫），其

焰变和燧变分别为△，和AS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是（）

A.AH和AS均大于零

B.AH和AS均小于零

C.可能大于零或小于零，AS大于零

D.AH和AS均可能大于零或小于零

5、（1）在C和02的反应体系中:

反应I：C(s)+O2(g)=CO2(g)AHi=-394kJmol-'

反应九?CO(g)+O2(g)=?CO2(g)A/72=-566kJ,mcN

反应3：2C(s)+O2(g)=2C0(g)△“3。

①设y=A/7-TAS,反应1、2和3的y随温度

的变化关系如图1所示。图中对应于反应3

的线条是

5

6、（1）已知AG=A，-7^S,AG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略A”、AS随温

度的变化。若AG<0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600℃时，下列反应不能自

发进行的是。

300-

200-.n02(s)+2CMg)=TiCL(g)，O、S)

1

00

-300

-400

-500-

50060070080093010001100

温度/℃

A.C⑸+O2(g)=CO?(g)

B.2C(s)4-O2(g)=2CO(g)

C.TiO2(s)+2Ch(g)=TiCl4(g)+O2(g)

D.TiCMs)+C(s)+2Ch(g)=TiC14(g)+CO2(g)

(2)随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是

题组•特训

1.物质在标准状态下的炳值，可用符号S：表示。已知:

物质

F2(g)Cl2(g)Br2(g)12(g)

202.78223.07245.46260.69

下列与燃有关的叙述不氐碰的是（）

A.粒子无规则排列程度越大，体系的燧越大

B.绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向

C.△〃、均表示反应过程中的能展变化

6

D.相对分子质量是影响物质的混乱度的因素之一

2.某反应2AB(g)^=±C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，

则该反应的△，、AS应为

A.NH<0,AS>0B.NH<0,AS<0

C.NH>0,ASX)D.>0,A5<0

3.下列说法正确的是

A.NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57kJ・moll能自发进行，原

因是A5>0

B.在其他外界条件不变的情况F，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向

C.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

D.焰变或牖变均可以单独作为反应自发性的判据

4.自由能的变化(AG)是反应方向判断的复合判据：bG=bHTkS,AG<0时，反应正向自

发进行。已知某化学反应其AH=-122kJ.mo「，A5=231J-mor'K_1,则此反应在下

列哪种情况下可自发进行

A.在任何温度下都能自发进行B.在任何温度下都不能自发进行

C.仅在高温下自发进行D.仅在低温下自发进行

5.下列说法正确的是

A.常温常压下，Na2cCh、CaCO3的溶解焙变相近，Na2cC)3(s)2Na+(aq)+CO3"(aq)

ASi；CaCO3(s)Ca2+(叫)+CO32-(aq)AS2,则AS>AS2

B.NaCI(s)=NaCl(l)ASVO

C.常温常压下，30二(g)203(g)ASAO

D.常温常压下，2C0(g)C(s)+O2(g)AS>0

6.相同温度和压强下，关于物质端的大小比较，合理的是

A.1molCH4(g)<lmolH2(g)B.1molH2O(g)<2molH2O(g)

7

C.1molH2O(s)>lmolH2O(l)D.lmolC(s,金刚石)>lmolC(s,石黑)

7.假定X2与丫2都是理想气体(气体本身不占体积，不考虑气体间相互作用，不考虑碰撞能

量损失)，在如图所示的过程中，下列说法正确的是

Pi匕T1+P1匕八4Pi2%八

1molX21molY21molX2+ImolY2

A.若X2、Y?均为Ch,则ASX),混合过程自发进行

B.若X2、丫2均为02,则AS<0,混合过程不自发

C.若X2、丫2分别为N2与02,则ASX),混合过程自发进行

D.若X2、丫2分别为N2与02,则ASVO,混合过程不自发

8.下列对化学反应预测正确的是

选项化学方程式已知条件预测

AM(s)==X(g)+Y(s)AH>0它是非自发反应

BW⑸+xG(g)=4Q(g)AH>0,自发反应x可能等于1、2、3

CW(s)+xG(g)=4Q(g)4-6G(g)能自发反应△，一定小于0

D4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)常温下，自发进行△”〉0

9.已知固态、气态离子的标准蜡是根据热力学第三定律求出的绝对值，水合态离子的标准

埔是以298K时H+(aq)的标准端为0算得的相对值。298K时一些离子在不同状态下的标准

燃值数据如表所示，通过数据分析得出的下列结论不正确的是

标准嫡值/J-mol-L”Li+Na+ICBe2*Mg2+Ca2+Al3+

固态离子标准船Sm(s)29.151.36^.79.532.741.628.3

8

气态离子标准端S：：(g)138.8153.7160.3136.3148.6154.9164.6

水合态离子标准端Sm(aq)13.459102.5-129.7-138.1-53.1-321.7

A.金属居子由固态到气态，标准烯值增加

B.同周期金属离子价态越高，水合态离子的标准墉值越小

C.同主族金属离子半径越小，水合态离子的标准燧值越小

D.同主族金属元素固态或气态离子的标准嫡值随原子序数增大而增大

10.将SiCL氢化为SiHCl,有三种方法，对应反应依次为：

①SiCL(g)+H2(g)口^SiHC13(g)+HCl(g)AH,>0

②3SiCL(g)+2H2(g)+Si(s)^^4SiHCl3(g)AH2<0

③2SiC14(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)^^3SiHCMg)

丁

O

目

口

锹

温

田

皿

忸

叱

温度七

图1

已知体系自由能变△G=AH-TAS,AGvO时反应自发进行。三个氢化反应的AG与温度的

关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是；相同温度下，反应

②比反应①的AG小，主要原因是o

答案及解析

|真题•再现|

1、【答案】C

【解析】

9

A项，气体的物质的量越多，嫡越大，则物质的病值1molC12(g)V2moick(g),A错误;

B项，等物质的量的物质，气态物质含有的嫡值大于液体物质的燃值，则2moiH2O(1)

<2molH2O(g),B错误；

C项，当气体物质的量相等时，气体分子中含有的原子数越多，其嫡值就越大，故靖值

1molCH4(g)<1molC2H6®,C正确;

D项，由于金刚石中C的排列比石墨中的C的排列更有序，所以lmolC(s,金刚石)的

炳值VlmolC(s,石墨),D错误。

2、【答案】C

【解析】-284+詈囚>0,解得TV619.8,当温度低于6I9.8K时反应可以自发进行。

3、【答案】D

11

【解析】A项，反应①为］C+C12=ECC14,该反应△$<(),A项正确；B项，反应②是炳

减反应，AG=A”-TASvO,故△“<(),反应②的平衡常数随温度升高而减小，B项正确；C

项，H2还原SiCL制备Si的反应方程式为2H2+Si04=Si+4HCl为反应2x④-2x②，在该温度

AG

下，反应④的NG等于反应②，故该反应的△G=0,lg/C,,=-2.3ORT=0,故1273K时用H2

还原SiCL制备Si的平衡常数Kp=l,C项正确；D项，2x(①-②):C+SiCL=Si+CCL,该反应

的AG=0-(-260)=260>0,D项错误；故选D。

4、【答案】D

【解析】强也解质溶于水有的放热，有的吸热，所以4H可能入亍零或小于零。

AB型强电解质固体溶于水，固体转化为离子，混乱度是增加的，

离子在水中的水合过程会让水分子更加规则，即水的混乱度下降，

整个溶解过程的燧变AS,取决于固体转化为离子的炳增与水合过程的炳减

两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程嫡增，

10

即ASX),反之，病减，即AS<0°

5、【答案】线条a

【解析】一般来说温度变化时，AH,AS变化不大，而AG却变化很大。因此，当温度变

化不太大时，可近似地把AH,AS看作不随温度而变的常数。ASi数值较小AS2<0

AS3>O

故反应1对应线条b,反应2对应线条c,反