高考总复习化学反应进行的方向

第1页共6页1高考总复习化学反应进行的方向【考纲要求】1．了解焓变、熵变的涵义以及二者与反应方向的关系2．能通过△H-T△S及给定的△S数据定量判断反应的方向【考点梳理】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，体系从有序转变为无序的倾向性（无序体系更加稳定）。考点二、化学反应方向的判据1、焓判据（1）焓变（ΔH）：焓变即化学反应中的能量变化。①放热反应：ΔH＜0，体系能量降低。典型的放热反应有：燃烧反应、中和反应、金属与酸或水的反应、大多数化合反应、缓慢氧化反应等；②吸热反应：ΔH＞0，体系能量升高。典型的吸热反应有：大多数分解反应、C与CO2高温下的反应、水煤气反应、Ba(OH)2晶体与NH4Cl的反应、绝大多数弱电解质的电离、盐类的水解反应等。（2）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，故只用焓变来判断反应进行的方向不全面。要点诠释：化学反应的方向与ΔH的关系自发反应是一个自发进行的过程，而自发过程总是能够对外界做功，消耗自身的能量，使自身的能量降低，因而化学反应能自发地向能量降低的方向（ΔH＜0，放热）进行。通常情况下，放热反应（ΔH＜0）多数能自发进行，吸热反应（ΔH＞0）多数不能自发进行。2、熵判据（1）熵：量度体系混乱（或无序）程度的物理量，符号为S。（2）熵判据：体系的混乱度增大，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。典型的熵增过程有：气体扩散、固体溶解、固体熔化、液体气化、生成气体或气体体积数增大的反应等。要点诠释：化学反应的方向与熵变的关系对于一个由大量粒子组成的体系，人们定义一个物理量——熵（S）来描述体系的混乱度，熵值越大，体系混乱度越大。在同一条件下不同的物质有不同的熵值，而同一物质的熵值与条件有关。例如，对同一物质来说，三种状态下，熵值由大到小的顺序为：S(g)＞S(l)＞S(s)。物质的量为1mol的物质的熵通用Sm表示。对于水的三态的Sm关系：Sm(g)＞Sm(l)＞Sm(s)。3、复合判据——自由能变化△G＝△H－T△S，其中：G叫作吉布斯自由能。△G＝△H－T△S＜0反应能自发进行△G＝△H－T△S＝0反应达到平衡状态△G＝△H－T△S＞0反应不能自发进行要点诠释：化学反应方向的判据当焓变和熵变的影响相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用，可以估算反应发生的温度（转向温度）：HTS。化学反应体系的焓变减少（ΔH＜0）和熵变增加（ΔS＞0）都有利于反应正向进行。第2页共6页2即：△H＞0,△S＞0高温自发；△H＜0,△S＜0低温自发；△H＞0,△S＜0一定不自发；△H＜0,△S＞0一定自发。【典型例题】类型一：焓变、熵变的涵义及与反应自发性的关系例1、碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是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。【总结升华】(1)ΔH0有利于反应自发进行，自发反应不一定要ΔH0，焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。(2)ΔS0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要ΔS0。熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。举一反三：【变式1】有关化学反应的说法，正确的是：A、自发反应都是放热反应B、自发反应都是熵增大的反应C、自发反应一定能实现D、非自发反应在一定条件下也能实现【答案】D【解析】自发反应在一定条件下才能实现，非自发反应在一定条件下也能实现。【变式2】下列过程导致熵增加的是：A．一定条件下水由气态变为液态B．水由高处流向低处C．碳酸氢铵的分解D．CO点燃时生成CO2【答案】BC【变式3】下列有关△S的叙述中，错误的是：A．△S＞0的反应不一定是自发反应B．固体物质溶于水，这个过程体系的熵增大C．生成气体的离子反应，其△S＞0D．微粒数增多的反应，一般△S＜0【答案】D【变式4】下列变化的熵变大于零的是：A．H2O(l)H2O(g)B．CO2(g)CO2(s)C．NaOH(aq)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+H2OD．NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)【答案】A类型二：综合运用焓判据和熵判据判断化学反应进行的方向例2、(2014广东省佛山市质检)反应FeO(s)＋C(s)===Fe(s)＋CO(g)ΔH＞0，ΔG＝ΔH－TΔS，下列说法正确的是()A．ΔS＜0第3页共6页3B．ΔS＞0C．当TΔS＞ΔH时，可自发进行D．当TΔS＜ΔH时，可自发进行【思路点拨】依据反应自发进行的复合判据ΔH－TΔS＜0【解析】BC【解析】由于反应正向气体体积增大，故ΔS＞0，所以A项不正确，B项正确；当ΔG＜0时，反应为自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，当TΔS＞ΔH时，则ΔG＜0，可自发进行，D不正确；所以本题选C。【总结升华】当焓变和熵变的影响相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。举一反三：【变式1】下列说法中正确的是：A．某反应在低温条件下能自发进行，那么高温条件下也一定能自发进行B．某反应高温条件下不能自发进行，那么低温条件下也不能自发进行C．反应方向是由焓变和熵变共同决定的，与反应温度无关D．温度有可能对反应的方向起决定性的作用【答案】D【解析】当ΔH＜0,ΔS＞0时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应一定能自发进行；当ΔH＞0,ΔS＜0时，ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行；当ΔH＞0,ΔS＞0或当ΔH＜0,ΔS＜0时，反应是否自发与温度有关，一般低温时以焓变影响为主，高温时，以熵变影响为主，而温度影响的大小要视ΔH、ΔS的具体数值而定。【变式2】(2014天津高考)运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是()A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应B．NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中C．可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底D．增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率【答案】D【解析】当ΔH－TΔS＜0时，反应能自发进行，吸热反应的ΔH＞0，吸热反应能自发，说明ΔS＞0，A项正确；NH4F溶液中F－水解生成HF，HF能与玻璃中的SiO2发生反应4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O，故NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中，B项正确；可燃冰需在低温高压下形成，所以可燃冰可存在于海底，C项正确；常温下，浓硫酸使铁发生钝化，D项错误。【变式3】下列说法完全正确的是：A．放热反应均是自发进行的反应B．ΔS为正值的反应均是自发进行的反应C．物质的量增加的反应，ΔS为正值D．如果ΔH和ΔS为正值，当温度升高时，反应可能自发进行【答案】D【解析】反应能否自发进行取决于ΔH―TΔS的大小，若ΔH―TΔS＜0，则能自发进行。【变式4】反应4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s)；ΔH＝－444.3kJ·mol－1ΔS＝－280.1J·mol－1·K－1在第4页共6页4常温、常压下反应能自发进行，对于该反应的反应方向起决定性作用的是()A．熵变B．温度C．压强D．焓变【答案】D【巩固练习】一、选择题(每题有1~2个选项符合题意)1.吸热反应一定是()A.非自发的化学反应B.释放能量C.贮存能量D.反应需要加热2.下列反应中，熵显著增加的反应是()A.gOHCHgH2gCO32B.OHCOCaClHCl2CaCO2223C.gCOgOsC22D.gOlHg2sHgO223.下列反应中熵减少的是（）A．食盐晶体溶于水B．氢气在氧气中燃烧生成液态水C．水蒸气冷凝为水D．Ba(OH)2晶体与NH4Cl反应4.（2015•天津高考）下列说法不正确．．．的是（）A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行B．饱和Na2SO4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀，但原理不同C．FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同D．Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡：Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH—(aq)，该固体可溶于NH4Cl溶液5．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唯一判据6．（2015广东佛山）下列关于化学反应的叙述正确的是()A．ΔH＞0的化学反应一定不能自发进行B．反应2NO2(g)→N2O4(l)的熵(体系混乱度)增大(即ΔS＞0)C．非自发反应在任何条件下都不能发生D．熵增加且放热的反应一定是自发反应7．下列说法正确的是()A．放热反应一定是自发进行的反应B．吸热反应一定是非自发进行的C．自发进行的反应一定容易发生D．有些吸热反应也能自发进行8．下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是()A．化学反应的熵变与反应的方向无关B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向C．熵值增大的反应都是混乱度增大的反应D．熵值增大的反应都能自发进行9．已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。根据所学知识判断，下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是()A．2O3(g)＝3O2(g)ΔH0B．2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)ΔH0C．N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)ΔH0D．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)ΔH0第5页共6页510．下列关于化学反应的自发性叙述中正确的是()A．焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的B．焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的C．焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的D．熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的11．下列体系的熵变大于零的是()A．水蒸气冷凝成水B．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)C．乙烯聚合成聚乙稀D．N2O4(g)＝2NO2(g)12．能用焓判据判断下列过程方向的是()A．湿的衣服经过晾晒变干B．硝酸铵溶于水C．100℃时的水蒸气凝结成水D．25℃、101kPa时2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ/mol能自发进行13.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(s，石墨)+O2(g)==CO2(g)；ΔH=－393.5kJ/molC(s，金刚石)+O2(g)==CO2(g)；ΔH=－395.4kJ/mol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进行的过程B．金刚石转化成石墨是自发进行的过程C．石墨比金刚石能量低D．金刚石比石墨能量低14.能用能量判据判断下列过程方向的是（）A．水总是自发地由高处往低处流B．放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行C．有序排列的火柴散落时成为无序排列，D．多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大15．（新加2015天津一中）在298K下，NaCl在水中的溶解度为26g。如将1molNaCl溶解在1L水中，此溶解过程中体系的ΔH－TΔS和熵的变化情况是()A．ΔH－TΔS＞0，ΔS＜0B．ΔH－TΔS＜0，ΔS＞0C．ΔH－TΔS＞0，ΔS＞0D．ΔH－TΔS＜0，ΔS＜0【答案与解析】一、选择题1、C【解析】吸热反应不一定是非自发的化学反应，吸热反应一定是贮存能量，吸热反应反应不一定需要加热。2、B【解析】反应后生成气体或气体体积增多的反应，熵显著增加。3、B