第4讲化学反应进行的方向
[考纲解读] 1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变之间的关系。
2.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。
考点一自发过程
1．含义
在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
2．特点
(1)体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部________或________热
量)。
(2)在密闭条件下，体系有从________转变为________的倾向性(无序体系更加稳定)。
1．“放热过程都可以自发进行，但吸热过程都不能自发进行。
”这句话对吗？应如何理解？考点二自发反应
1．自发反应
在一定条件下____________就能自发进行的反应称为自发反应。
2．判断化学反应方向的依据
(1)焓变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，绝大多数__________都能自发进行，且反应放出的热量________，体系能量________得也________，反应越________。
可见，____________是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
(2)熵变与反应方向
①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的
__________。
大多数自发反应有趋向于体系____________增大的倾向。
②熵和熵变的含义
a．熵的含义
熵是衡量一个体系__________的物理量。
用符号________表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
b．熵变的含义
熵变是反应前后体系____________，用________表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应____________。
(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH －T ΔS <0，反应________________________________________________________。
②ΔH －T ΔS ＝0，反应_______________________________________________________。
③ΔH －T ΔS >0，反应________________________________________________________。
2．能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 3．判断下列说法是否正确。
(1)在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 ( )
(2)温度、压力一定时，放热、熵增加的反应一定能自发进行
( )
(3)反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 ( )
(4)固体的溶解过程只与焓变有关
( )
4．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是
( ) A ．2N 2(g)＋O 2(g)===2N 2O(g) ΔH ＝＋163 kJ·mol －1
B ．Ag(s)＋12
Cl 2(g)===AgCl(s) ΔH ＝－127 kJ·mol －1
C ．HgO(s)===Hg(l)＋12
O 2(g) ΔH ＝＋91 kJ·mol －1
D ．H 2O 2(l)===12
O 2(g)＋H 2O(l) ΔH ＝－98 kJ·mol －1
焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由能量判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。
1．下列说法或解释不正确的是
( )
A ．“NO 2球”浸泡在冷水中，颜色变浅是因为发生：
2NO 2(g)
N 2O 4(g) ΔH <0
B ．常温下，反应C(s)＋CO 2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH >0
C ．一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率
D ．对于反应N 2H 4(l)===N 2(g)＋2H 2(g) ΔH ＝－50.6 kJ·mol －1
，它在任何温度下都是自发的
2．下列说法错误的是
( )
A ．NH 4NO 3溶于水是自发过程
B ．同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时最小
C ．借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态
D．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程3．设反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1，反应②Fe(s)＋
H 2O(g) FeO(s)＋H2(g) ΔH＝b kJ·mol－1，以上两反应的平衡常数分别为K1和
K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：
T/K K1K2
973 1.47 2.38
1 173 2.15 1.67
下列有关叙述正确的是( ) A．b>0
B．在973 K下增大压强，K2增大
C．a>b
D．在常温下反应①一定能自发进行
4．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体
试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)
温度/℃15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
平衡总压强
/kPa
5.7 8.3 12.0 17.1 24.0
平衡气体总浓度/mol·L－12.4×
10－3
3.4×
10－3
4.8×
10－3
6.8×
10－3
9.4×
10－3
①可以判断该分解反应已经达到平衡状态的是________。
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：___________________________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。
若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH____0(填“>”、“＝”或“<”)，熵变ΔS____0(填“>”、“＝”或“<”)。
(2)已知：NH2COONH4＋2H2O NH4HCO3＋NH3·H2O，该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO－)随时间的变化趋势如下图所示。
⑤计算25.0 ℃时，0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：。
⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：____________________。
答案
基础再现·深度思考 考点一
2．(1)高能 低能 做功 释放 (2)有序 无序 考点二
1．无需外界帮助
2．(1)放热反应 越多 降低 越多 完全 反应的焓变
(2)①混乱度 混乱度 ②a.混乱度 S b ．熵的变化 ΔS 自发进行 (3)①能自发进行 ②达到平衡状态 ③不能自发进行 深度思考
1．不对。
放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定都能自发进行，如碳的燃烧等；吸热过程没有自发进行的倾向性，但并不一定都不能自发进行，如水的蒸发等。
2．不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。
3．(1)√ (2)√ (3)× (4)× 4．D
真题重组·规范集训 1．C 2.C 3.C
4．(1)①BC ②K ＝c 2(NH 3)·c (CO 2)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫23c 2⎝ ⎛⎭⎪⎫13c ＝427
×(4.8×10－3)3≈1.6×10－8
③增加
④> >
(2)⑤0.05 mol·L －1
·min －1
⑥25 ℃时反应物的起始浓度较小，但0～6 min 内的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0 ℃时的大。