第四节 化学反应进行的方向
记一记
1.反应方向的焓判据是指放热过程中体系能量降低，ΔH<0反应具有自发进行的倾向。 2．反应方向的熵判据是指在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。
3．同一物质由固态(s)→液态(l)→气态(g)的过程为熵值增大的过程，ΔS>0；反之，为熵值减小盼过程，ΔS<0。
4．当ΔH<0，ΔS－>0，反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS<0，反应不能自发进行。
探一探
1.下列反应可以自发进行：
NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) 2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)； 2Al(s)＋6HCl(aq)===2AlCl3(aq)＋3H2(g)； CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)。
上述反应是吸热反应还是放热反应？试从能量角度归纳自发反应的特征。
[提示] 这些反应都是放热反应，即体系趋向于从高能状态变为低能状态，这是自发反应的特征之一。
2．我们知道，固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解过程要吸热，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应要吸热，这些过程或反应都是自发的，是什么因素决定它们能自发进行？试归纳自发反应的另一特征。
[提示] 上述自发过程或反应与能量状态的高低无关，受另一种能够推动体系变化的因素的影响，即体系有从有序自发地转变为无序的倾向，这是自发反应的特征之一。
3．合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)＋3H2(g)＝－198.2 J·mol1·K1。
(1)请你根据正反应的焓变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？ (2)请你根据正反应的熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？ (3)请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？ [提示]
(1)能。正反应为放热反应，由高能状态到低能状态，可自发进行。 (2)不能。正反应为气体体积减小的反应，ΔS (3)能。ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298 K×(－198.2)×10－3 kJ·mol－1·K－1＝－33.136 4 kJ·mol－1<0，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。 判一判 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行。(√) (2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行。(√) (3)当ΔH>0，ΔS>0，或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。(√) (4)在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行。(×) (5)NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ·mol1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向。(√) (6)因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据。(×) (7)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向。(×) (8)水由高处向低处流是非自发过程。(×) (9)铁在潮湿的空气中生锈是自发过程。(√) (10)室温下水结成冰是自发过程。(×) 练一练 1.[2019·海口高二月考]下列说法中正确的是( ) A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应 － － － 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol1，ΔS － B．非自发进行的反应一定不可能发生反应 C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D．常温下，2H2O=====2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应 答案：C 2．[2019·福州高二检测]不属于自发进行的变化是 ( ) A．红墨水加到清水中使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水 C．NaHCO3转化为Na2CO3 D．天然气的燃烧 答案：C 3．[2019·青岛高二模拟]下列说法正确的是 ( ) A．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH<0 B．ΔH<0、ΔS<0的反应在高温条件下能自发进行 C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔS<0 D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 答案：A 4．[2019·无锡高二摸底]下列反应在任何温度下均能自发进行的是( ) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g) ΔH＝＋163 kJ·mol1 1－B. Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol1 21－ C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋91 kJ·mol1 21－ D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol1 2答案：D － 通电 知识点一 自发过程和自发反应 1.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 解析：在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，故C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。 答案：C 2．已知(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol1，下列说法中正确的是 ( ) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．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 解析：该反应ΔH>0，反应物为固体，生成物中产生了气体，ΔS>0，该反应吸热，但熵值增大，可以自发进行，但这并不代表所有碳酸盐分解一定自发，而反应是否能自发进行不能由ΔH或ΔS单独来判断，而应考虑用复合判据加以判断。 答案：A －
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