1、第四节 化学反应进行的方向一、自发过程与自发反应1自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自动进行 的过程。(2)特点：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)。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。2自发反应在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度。二、化学反应进行方向的判据1焓判据(能量判据)放热反应过程中体系能量降低，因此具有向最低能量状态进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化) 来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。2熵判据(1)熵：用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱 程度越大。符号为 S。单位：Jmol
2、1 K1 。(2)熵值大小的比较：同一种物质在不同状态时的熵值大小为 S(g)S(l)S(s)。(3)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变( 符号 S)大于零。(4)熵判据：用熵变来判断反应进行的方向。3复合判据过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。知识点一 自发过程与自发反应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水在室温下结冰答案 D解析 自然界中水由高处向低处流、天然气
3、的燃 烧、 铁在潮湿的空气中生 锈、冰在室温下融化，都是自发过程，其逆过程都是非自发过程。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焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的惟一判据答案 C解析 多数能自发进行的反应 都是放热反应，但并不是所有能自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数” ，必定存在特例，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是惟一因素。知识点二 化学反应进行方向的判据3碳酸铵(NH 4)2CO3 在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法
4、正确的是( )A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B碳酸铵分解是因为外界给予了能量C碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分解答案 A解析 (NH4)2CO3 的分解为吸热反应，而吸 热反应不易自发进行；根据焓变与熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值 一定增大。4摩尔熵是单位物质的量的物质在一定条件下所具有的熵。试比较下列两组物质摩尔熵的大小顺序。(1)相同条件下的气态甲醇、乙醇、丙醇。(2)气态苯、液态苯、固态苯。答案 (1)S(气态甲醇 )S( 液态苯) S(固态苯)解析 一般来讲，组成物质的原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱
5、度就越大，熵值也越大；对于同一种物 质， S(g)S(l)S(s)。根据以上的规律可知，对于(1)，S(气态甲醇)S( 液态 苯)S(固态苯)。1对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是( )A温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行B温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向C反应焓变是决定反应能否进行的惟一因素D固体的溶解过程与熵变无关答案 B解析 化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向。 2下列说法错误的是( )ANH 4NO3 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
6、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答案 C3下列对熵的理解不正确的是( )A同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小B体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大C与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D25、1.0110 5 Pa 时， 2N2O5(g)=4NO2(g)O 2(g)是熵增的反应答案 C解析 体系都有从有序自发转变为 无序的倾向，此 过程为熵增过程，故 C 错误。4.在图中 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(如图所示) ，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不
7、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( )A此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向进行的变化过程，即熵增大的过程B此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出C此过程从有序到无序，混乱度增大D此过程是自发可逆的答案 D解析 根据题意 H0，S0，由 HT S 推知该过程能自发进行，气体扩散为熵增过程，而其逆过程不能自发进行。5下列关于自发过程的叙述中，正确的是( )A只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程C同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发进行的可能D非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程答案 C6以下自发反应
8、能用 H 判据来解释的是 ( )A硝酸铵自发地溶于水B2N 2O5(g)=4NO2(g)O 2(g) H156.7 kJmol 1C(NH 4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH 3(g) H74.9 kJmol 1D2H 2(g)O 2(g)=2H2O(l) H285.8 kJmol 1答案 D7汽车尾气(含烃类、CO、 NO 与 SO2 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，反应原理：2NO(g)2CO(g) =N2(g)2CO 2(g)，在 298 K、100 kPa 下， H113 kJ
9、mol1 、S145 Jmol 1 K1 。下列说法中错误的是 ( )A该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量B该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂C该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率D汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒答案 B解析 该反应是放热反应，反应物总能量高于生成物的总能量，A 项正确；常温下，H TS113 kJmol1 298 K145 Jmol1 K1 103 kJ/J0，故常温下该反应可自发进行，高温和催化剂只是加快反应速率，B 项错误， C 项正确；CO 和 NO 均会与血红蛋白结合而使人中毒。8已知，一个可逆反应，若正反应为自发
10、过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。(1)已知 2CO(g) CO2(g)C(s)，T980 K 时 HTS0。当体系温度低于 980 K 时，估计 HTS _0(填“大于 ”、 “小于”或“等于” ，下同 )；当体系温度高于 980 K 时，估计 HTS_0 。(2)电子工业中清洗硅片上的 SiO2(s)的反应为 SiO2(s)4HF(g)= =SiF4(g)2H 2O(g) H(298.15 K) 94.0 kJmol1 S(298.15 K)75.8 Jmol1 K1 ，设 H 和 S 不随温度而变化，则此反应自发进行的温度是_。答案 (1)小于 大于 (2) 小于 1 240 K
11、解析 (1)C(s) CO2(g) 2CO(g)的反应为吸热反应， H 0，则 2CO(g) CO2(g)C(s)为放热反应，H0，且该反应 S0， 则当 T980 K 时， HTS0，T980 K 时，H TS0。(2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有 HTS0，即94.0 kJmol1 T75.8 J/(molK)103 kJ/J0 则 T 1.2410 3 K。94.0 kJmol 175.8 J/molK10 3kJ/J9在 298 K 时，下列反应的 H 依次为：C2H5OH(l)3O 2(g) 2CO 2(g)3H 2O(l)H11 366.8 kJmol 1C(石墨)O 2(
12、g) CO 2(g)H2393.5 kJmol 1H2(g)1/2O 2 H 2O(l)H3285.8 kJmol 1乙醇(C 2H5OH)、氢气、石墨和氧气的熵值分别为：161.0 Jmol1 K1 、130.6 Jmol1 K1 、5.74 Jmol1 K1 、205.3 Jmol1 K1 ，则 298 K 时，由单质生成 1 mol 乙醇的 H、 S 及 HT S 分别为多少？答案 H277.6 kJmol 1 S344.93 J/(molK)HTS174.8 kJmol 1解析 H2H 23H 3 H12(393.5 kJmol1 )3(285.8 kJmol1 )(1 366.8 kJmol1 )277.6 kJmol 1S 161.0 Jmol1 K1 3 130.6 Jmol1 K1 25.74 Jmol1 K1 1/2205.3 Jmol1 K1344.93 Jmol 1 K1HTS277.6 kJmol1 298 K(344.9310 3 kJmol1 K1 )174.8 kJmol1
