第2章第3节　化学反应的方向讲义【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修1

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第三节　化学反应的方向

发展目标体系构建

1.了解自发过程和化学反应的自发

性。

2.知道化学反应是有方向的，知道

化学反应的方向与反应的焓变和熵

变有关。

一、自发过程与自发反应的比较

自发过程自发反应

含义在一定条件下，不需借助外力就

能自发进行的过程

在给定的条件下，可以自发进行

到显著程度的化学反应

特征具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆

方向在该条件下肯定不能自发进行

举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈

应用

(1)可被用来完成有用功。如 H2燃

烧可设计成原电池

(2)非自发过程要想发生，必须对

它做功。如通电将水分解为 H2和

　自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？

提示：不是。如 H2和O2反应需要点燃。

二、化学反应进行的方向与焓变的关系

1．分析下列反应进行的方向与 ΔH之间的关系

(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)，燃烧反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进

行。

(2)Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)，该反应是放热反应，ΔH<0，

常温下能自发进行。

(3)(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1，该反应

在常温下能自发进行。

(4)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0，该反应在常温下不能自发进行，

但在较高温度下能自发进行。

2．自发反应与焓变的关系

大多数放热反应可以自发进行，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，

反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行

的唯一因素。

三、化学反应进行的方向与熵变的关系

1．熵的概念

自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混

乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号

为S。熵值越大，体系的混乱度越大。

2．影响熵大小的因素

(1)同一条件下，不同的物质熵值不同。

(2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态

时熵值大小为 S(g)>S(l)>S(s)。

(3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大。

3．熵判据

在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号 ΔS)

大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判

据。

(1)当ΔS>0 时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行。

(2)当ΔS<0 时，反应为熵减反应，在一定条件下不能自发进行。

4．反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自

发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔS＝－39.35

J·mol－1·K－1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进

行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)体系有序性越高，熵值就越大。 (×)

(2)吸热反应不可以自发进行。 (×)

(3)同种物质气态时熵值最大。 (√)

(4)过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率。

(×)

2．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(　　)

A．化学反应的焓变与其反应的方向无关

B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行

D．焓变为负值的反应都能自发进行

C　[可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，

故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项

错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；

焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。]

3．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．能自发进行的反应熵值都增大

C　[A 项，化学反应有利于向熵增方向自发进行，故 A错；B项，熵变不

是判断化学反应方向的唯一判据，故 B错；D项，能自发进行的反应也有熵减

的反应，如 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)，故 D错。]

判断化学反应方向的依据

(素养养成——宏观辨识与微观探析)

以下过程均为自发反应或自发过程：

① 甲烷燃烧：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.3 kJ·mol－

② 氢气和氧气反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

③ 钠与水反应：2Na(s) ＋2H2O(l)===2NaOH(aq) ＋H2(g) 　ΔH＝－ 368

kJ·mol－1

④ 硝酸铵溶于水要吸热。

⑤ 冰融化要吸热。

⑥ 两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。

[问题 1]　对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发？

提示：反应①②③的 ΔH均小于 0，根据焓判据可知该反应为自发反应。

[问题 2]　对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什

么因素决定它们能自发进行？

提示：自发过程④⑤⑥与焓无关，是根据熵判据，它们属于自发过程。

[问题 3]　合成氨反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－

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