【正文】 助外力才能進行的過程。(2)自發(fā)反應。①含義：在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學反應，稱為自發(fā)反應。②非自發(fā)反應：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應。2．化學反應方向的判斷：(1)焓判據(jù)。①放熱反應過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向，因此可用焓變來判斷反應進行的方向。②局限性：放熱反應有利于反應自發(fā)進行，但有些吸熱反應也能自發(fā)進行，例如：在25 ℃和101 kPa時，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋ kJmol－1。(2)熵和熵判據(jù)。①熵：用來量度體系混亂程度的物理量，符號為S，單位為Jmol－1K－1。體系混亂程度越大，熵值越大。同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)S(l)S(s)。②熵變(ΔS)：ΔS＝S(生成物)－S(反應物)。③熵增原理：在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，即熵變大于零。④熵判據(jù)：A．體系有自發(fā)地向混亂度增大(即熵增)的方向轉變的傾向，因此可用熵變來判斷反應進行的方向。B．局限性：熵增有利于反應自發(fā)進行，但有些熵值減小的反應，在一定條件下也能自發(fā)進行。如：NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)　ΔS＜0。(3)復合判據(jù)。研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學反應自發(fā)性的判據(jù)是體系自由能變化(ΔG、單位：kJmol－1)：ΔG＝ΔH－TΔS(注意：T的單位是“K”，不是“℃”)。①ΔG0，反應能自發(fā)進行；②ΔG＝0，反應達到平衡狀態(tài)；③ΔG0，反應不能自發(fā)進行。1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“”。(1)自發(fā)反應一定能發(fā)生，非自發(fā)反應一定不能發(fā)生。(　　)提示：。某些自發(fā)反應需要在一定條件下才能發(fā)生，非自發(fā)反應具備了一定條件也能發(fā)生。(2)Na與H2O的反應是熵增的放熱反應，該反應能自發(fā)進行。(　　)提示：√。該反應符合自發(fā)反應條件。(3)吸熱反應不可以自發(fā)進行。(　　)提示：。吸熱的熵增反應可以自發(fā)進行。(4)同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大。(　　)提示：√。同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)S(l)S(s)。(5)－10 ℃的水結成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應的自發(fā)性。(　　)提示：。應該用焓判據(jù)來解釋。2．工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，但是金屬鋁冶煉時，卻是用電解熔融氧化鋁的方法。已知：25 ℃(298 K)時，反應2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)中，ΔH＝2171 kJmol－1，ΔS＝ Jmol－1K－1。(1)室溫下能否自發(fā)進行？該反應的最適宜溫度是多少？(2)為什么不選擇此種方法冶煉鋁？提示：(1)室溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＝2 171 kJmol－1－298 K10－3 kJmol－1K－1≈1 982 kJmol－1。因此室溫下反應不能自發(fā)進行。該反應為吸熱的熵增加反應，為使反應能自發(fā)進行，假設反應焓變與反應熵變不隨溫度變化而變化，當ΔG＜0時，2 1711 000－T＜0，T3 416 K。(2)當T＞3 416 K時，該反應才能自發(fā)進行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。因此，不使用焦炭還原氧化鋁制備金屬鋁。命題角度1：化學反應方向的判斷【典例1】(2020江蘇高考)反應SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關該反應的說法正確的是(　　)A．該反應ΔH＞0、ΔS＜0B．該反應的平衡常數(shù)K＝C．高溫下反應每生成1 mol Si需消耗2 L H2D．用E表示鍵能，該反應ΔH＝4E(Si—Cl)＋2E(H—H)－4E(H—Cl)【解析】選B。A項，以H2為還原劑的反應屬于吸熱反應，ΔH0，該反應中氣體的物質(zhì)的量增多，則ΔS0，錯誤；B項，平衡常數(shù)表達式中，不寫入固體物質(zhì)，用生成物濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，正確；C項，沒有指明H2在標準狀況下的體積，錯誤；D項，1 mol Si中含有2 mol Si—Si鍵，沒有寫入計算表達式中，錯誤。命題角度2：化學反應方向的應用【典例2】(2019天津高考節(jié)選)多晶硅是制作光伏電池的關鍵材料。將SiCl4氫化為SiHCl3有三種方法，對應的反應依次為①SiCl4(g)＋H2(g)SiHCl3(g)＋HCl(g)　ΔH10②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)　ΔH20③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)已知體系自由能變ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG0時反應自發(fā)進行。三個氫化反應的ΔG與溫度的關系如圖1所示，可知：反應①能自發(fā)進行的最低溫度是________________；相同溫度下，反應②比反應①的ΔG小，主要原因是________________________________。(2)不同溫度下反應②中SiCl4轉化率如圖2所示。下列敘述正確的是________(填序號)。a．B點：v正v逆b．v正：A點E點c．反應適宜溫度：480～520 ℃【解析】(1)根據(jù)圖示分析，當ΔG＝0時，反應①溫度是1 000 ℃，所以能自發(fā)進行的最低溫度是1 000 ℃。相同溫度下反應②比反應①的ΔG小，是因為反應①是吸熱反應，ΔH0。(2)根據(jù)圖2分析，B點反應沒有達到平衡狀態(tài)，正反應速率大于逆反應速率，a正確；E點的溫度高于A點，E點的反應速率大，b錯誤；反應在480～520 ℃時轉化率最高，該溫度段是適宜的溫度，c正確。答案：(1)1 000 ℃　ΔH2ΔH1導致反應②的ΔG小　(2)a、c1．吉布斯自由能的應用：可以用ΔG＝ΔH－TΔS的數(shù)值判斷反應能否自發(fā)進行。ΔG＝ΔH－TΔS2．ΔH、ΔS與反應的自發(fā)性：類型ΔHΔS反應的自發(fā)性1＜0＞0ΔG＜0，反應一定能自發(fā)進行2＞0＜0ΔG＞0，反應一定不能自發(fā)進行3＜0＜0反應能否自發(fā)進行與溫度有關，一般低溫時焓變影響為主，故低溫自發(fā)4＞0＞0反應能否自發(fā)進行與溫度有關，一般高溫時熵變影響為主，故較高溫度自發(fā)命題點1：化學反應方向的判斷(基礎性考點)1．(2021平頂山模擬)下列說法正確的是(　　)A．固體的溶解過程與熵變無關B．常溫下，冰融化成水是自發(fā)的，說明水的混亂度大于冰C．放熱反應都是自發(fā)的，吸熱反應都是非自發(fā)的D．反應焓變是決定反應能否自發(fā)進行的唯一因素【解析】選B。固體的溶解過程，混亂度增大，則熵變增大，故A錯誤；冰融化為水吸熱、且混亂度增大，則ΔH＞0、ΔS＞0，故B正確；ΔH＜0，ΔS＜0的反應在高溫下是非自發(fā)進行的反應，ΔH＞0，ΔS＞0高溫下是自發(fā)進行的反應，故C錯誤；反應自發(fā)進行由焓變、熵變、溫度共同決定，故D錯誤。2．(2021年河北適應性測試)下列說法正確的是(　　)A．氕、氘和氚互稱同素異形體B．對于ΔH0自發(fā)進行的化學反應，有ΔS0C．對于相同質(zhì)量的水而言，其體積V的相對大小有：V(g)V(l)V(s)D．兩原子形成化學鍵時要有電子得失或電子偏移【解析】選B。氕、氘和氚的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互稱同位素，故A錯誤；ΔH－TΔS0時反應自發(fā)，若ΔH0，則有ΔS0，故B正確；由于氫鍵的存在，冰的密度小于液態(tài)水，對于相同質(zhì)量的水而言，其體積V的相對大小有：V(g)V(s)V(l)，故C錯誤；相同原子之間通過共用電子對形成的共價鍵，沒有電子得失或電子偏移，故D錯誤。命題點2：化學反應方向的應用(應用性考點)3．(2021石家莊模擬)研究化學反應進行的方向對于反應設計等具有重要意義，下列說法正確的是(　　)A．ΔH＜0、ΔS＞0的反應在溫度低時不能自發(fā)進行B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑，可以改變產(chǎn)生尾氣的反應方向C．反應CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH＜0D．一定溫度下，反應MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0【解析】選D。根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS，對于ΔH＜0、ΔS＞0的反應都有ΔG＜0，即在任何溫度下均能發(fā)生，故A錯誤；催化劑只能改變反應速率，不改變反應進行的方向，故B錯誤；反應CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)中有氣體生成，即ΔS＞0，由于室溫下不能自發(fā)進行，所以ΔG＝ΔH－TΔS＞0，即該反應的ΔH＞0，故C錯誤；反應MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)中有氣體生成，即ΔS＞0，該分解反應是吸熱反應，即ΔH＞0，故D正確。【加固訓練—拔高】1．(2021鹽城模擬)下列反應均可在室溫下自發(fā)進行，其中ΔH＞0，ΔS＞0的是(　　)A．(NH4)2CO3(s)===NH3(g)＋NH4HCO3(s)B．Mg(s)＋2HCl(aq)===MgCl2(aq)＋H2(g)C．4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)(OH)3(s)＋3HNO3(aq)=