考点41 化学反应进行的方向1．自发过程（1）含义在一定条件下，不需要借助外力就可以自动进行的过程。
（2）特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)；②在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。
2．化学反应方向的判据（1）焓判据放热反应过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向。
但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应进行的方向有一定的局限性。
（2）熵判据①熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol−1·K−1。
②熵的大小：同种物质，三种聚集状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s)。
③熵判据：体系的混乱度增加，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。
但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。
（3）复合判据——自由能变化判据在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化ΔG，更适合于所有过程的判断。
ΔG=ΔH−TΔS（T 为开尔文温度），ΔG的正、负决定着反应的自发与否。
①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。
②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。
③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
考向化学反应方向的判定典例1下列过程一定不能自发进行的是A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＞0B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＜0C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＞0D．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)ΔH＞0【解析】A.ΔH＞0，ΔS＞0，在较高温度下可满足ΔH－T·ΔS＜0，即在较高温度下反应能自发进行，故A不选；B.ΔH＜0，ΔS＜0，温度较低时即可满足ΔH－T·ΔS＜0，能自发进行，故B不选；C.ΔH＞0，ΔS＞0，在较高温度下可满足ΔH－T·ΔS＜0，即在较高温度下反应能自发进行，故C不选；D.ΔH＞0，ΔS＜0，一般情况下ΔG＝ΔH－T·ΔS＞0，不能自发进行，故选D。
【答案】D1．已知反应2CO(g)2C(s)+O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值，设ΔH和ΔS不随温度的改变而改变。
则下列说法中，正确的是A．低温下是自发变化B．高温下是自发变化C．低温下是非自发变化，高温下是自发变化D．任何温度下是非自发变化焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH−TΔS反应情况−+ 始终是负值在任何温度下反应均自发进行+ −始终是正值在任何温度下反应均非自发进行+ + 低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发−−低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发1．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，多数能自发进行的反应是放热反应B．在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大C．一个反应能否自发进行取决于该反应是放热还是吸热D．一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关2．已知：(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH=+74.9 kJ· mol−1，下列说法中正确的是A．该反应中熵变、焓变皆大于0B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应3．下列变化过程中，ΔS＜0的是A．氯化钠溶于水中B．NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)C．干冰(CO2)的升华D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)4．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，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为A．ΔH＜0，ΔS＞0B．ΔH＜0，ΔS＜0C．ΔH＞0，ΔS＞0D．ΔH＞0，ΔS＜05．下列反应中，一定不能自发进行的是A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03 kJ·mol－1ΔS＝1 110 J·mol－1·K－1B．CO(g)===C(石墨)＋12O2(g)ΔH＝110.5 kJ·mol－1ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3 kJ·mol－1ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1 D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝37.30 kJ·mol－1ΔS＝184.05 J·mol－1·K－16．在一定条件下，对于反应：mA(g)+nB(g)cC(g)+dD(g)，C物质的质量分数（C%）与温度、压强的关系如图，下列判断正确的是A．△H＜0 △S＞0 B．△H＞0 △S＜0C．△H＞0 △S＞0 D．△H＜0 △S＜07．下列对化学反应预测正确的是选项化学反应方程式已知条件预测A M(s)X(g)+Y(s) ΔH>0 它是非自发反应B W(s)+x G(g)2Q(g) ΔH<0，自发反应x可能等于1、2、3C 4X(g)+5Y(g)4W(g)+6G(g) 能自发反应ΔH一定小于0D 4M(s)+N(g)+2W(l)4Q(s) 常温下，自发进行ΔH>08．选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术是一种成熟的NO x控制处理方法。
这种方法是指在有氧条件下且合适的温度范围内，用还原剂NH3在催化剂的作用下将NO x有选择性地还原为氮气和水，主要反应式如下：反应Ⅰ：NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)N2(g)＋H2O(g)ΔH1＝a kJ·mol－1反应Ⅱ：4NH3(g)＋2NO2(g)＋O2(g)3N2(g)＋6H2O(g)ΔH2＝b kJ·mol－1当反应温度过高时，会发生以下副反应：反应Ⅲ：2NH3(g)＋2O2(g)N2O(g)＋3H2O(g)ΔH3＝c kJ·mol－1反应Ⅳ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH4＝d kJ·mol－1请回答下列问题：（1）配平反应Ⅰ的化学方程式：NH 3(g)＋4NO(g)＋O 2(g)N 2(g)＋H 2O(g)（2）研究反应Ⅱ的平衡常数(K )与温度(T )的关系，得到如图甲所示的关系。
①反应Ⅱ的平衡常数表达式为 。
②反应Ⅱ能够自发进行的反应条件是 。
（3）反应2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)的ΔH ＝ kJ·mol －1(用含a 、b 、d 的式子表示)。
（4）为研究NH 3选择性催化还原脱硝的反应条件，某科研小组通过一系列实验，分别得出脱硝率与温度、氨氮比的关系[其中3NH NO x表示氨氮比，O 2%表示氧气含量]。
①图乙中，当温度高于405 ℃后，NO x 的脱除率会逐渐减小，原因是 。
②图丙中，最佳氨氮比为2.0，理由是 。
（5）请在图丁中，用实线画出不使用催化剂情况下(其他条件完全相同)的图示。
1．［2015江苏］［双选］在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。
下列说法正确的是A．反应CO2(g)+C(s)2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)D．逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)2．下列有关说法不正确的是A．(2013·江苏高考)反应NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0B．(2012·江苏高考)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＜0C．(2011·江苏高考)一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0D．(2015·天津高考) Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行1．【答案】D【解析】题中反应的ΔH为正值，ΔS为负值，则ΔG=ΔH−TΔS>0恒成立，所以任何温度下反应都不能自发进行。
1．【答案】C 考点冲关变式拓展【解析】一个反应能否自发进行要由该反应的熵变和焓变共同判断，C项错误。
2．【答案】A【解析】由方程式可知，该反应分解有气体生成，是一个熵增的过程，ΔS>0，ΔH>0，A正确；B项中当ΔH−TΔS<0时，反应能自发进行，错误；碳酸钠、碳酸钾稳定性好，不能自发进行分解，C错误；焓变和熵变共同决定化学反应进行的方向，D错误。
3．【答案】B【解析】A.氯化钠溶于水中，固体变成溶液，混乱度增大，ΔS＞0，故A错误；B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)，气体体积减小，反应后熵变减小，ΔS＜0，故B正确；C.干冰(CO2)的升华，混乱度增大，ΔS＞0，故C错误；D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)，气体体积增大，混乱度增大，ΔS＞0，故D 错误。
4．【答案】C【解析】反应2AB(g)C(g)＋3D(g)的正反应为气体总分子数增加的反应，则有ΔS＞0。
在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，说明正反应高温时的ΔH－TΔS＜0，而低温时的ΔH－TΔS＞0，从而可得ΔH＞0。
【易错提醒】反应自发进行的判断误区（1）反应能否自发进行，需要综合考虑焓变和熵变对反应的影响。
（2）复合判据ΔH-TΔS<0的反应不一定能够实际发生。
（3）自发反应的熵不一定增大，非自发反应的熵也不一定减小。
5．【答案】B【解析】A项，反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行；C项，常温、常压下反应能自发进行；D 项，常温、常压下反应能自发进行。
6．【答案】A【解析】采取定一议二法分析，由图像可知，压强一定时，温度越高，C物质的浓度越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；温度一定时，压强越高，C物质的浓度越小，说明增大压强平衡向逆反应方向移动，据此答题。