高中化学关于化学反应进行的方向详解.docx
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高中化学关于化学反应进行的方向详解
高中化学关于化学反应进行的方向详解
一自发过程与非自发过程：
不借助外力可以自动进行的过程称为自发过程，而必须在外力的作用下才能进行的过程为非自发过程。
说明：
1、体系有着趋于从能量高的状态变为能量低的状态的过程，此时体系对外界做功或放出能量?
D?
D这一经验规律就是能量判据。
能量判据又称焓判据，即△H<0的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。
2、多数能自发进行的化学反应是放热反应。
即反应物的总能量大于生成物的总能量。
但并不是放热反应都能自发进行，也不是讲吸热反应就不能自发进行。
某些吸热反应也能自发进行，如氯化铵与氢氧化钡晶体的反应，还有一些吸热反应在高温下也能自发进行。
3、混乱度：
表示体系的不规则或无序状态。
?
D?
D混乱度的增加意味着体系变得更加无序。
熵是热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S，单位为：
J?
mol-1?
K-1。
?
D?
D体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。
4、在相同条件下，不同物质的熵值不同，同一物质在不同状态时的熵值大小也不一样，一般而言：
固态时熵值最小，气态时熵值最大。
5、熵变：
化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在混乱度的变化，叫做熵变，符号：
△S△S=S产物-S反应物。
在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向?
D?
D熵增
6、自发过程的熵判据：
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据?
D?
D熵判据。
7、判断某一反应能否自发进行，要研究分析：
焓判据和熵判据对反应方向的共同影响。
二化学反应进行的方向：
在一定的条件下，一个化学反应能否自发进行，既可能与反应的焓变有关，又可能与反应的熵变有关。
在温度、压力一定的条件下，化学反应的方向是熵变和焓变共同影响的结果，反应的判据是：
DH-TDST为热力学温度，均为正值。
DH-TDS<0，反应能自发进行;
DH-TDS=0，反应达到平衡状态;
DH-TDS>0，反应不能自发进行。
即：
在温度、压力一定的条件下，自发反应总是向DH-TDS<0的方向进行，直至达到平衡状态。
说明：
1、在判断反应的方向时，应同时考虑焓变和熵变这两个因素。
2、在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行的方向的判据是：
△G=△H-T△S
其中：
G叫作吉布斯自由能。
则：
△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
3、在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。
放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对DH-TDS<0作出贡献，因此，放热和熵增加有利于反应自发进行。
即放热的熵增加反应一定能自发进行，而吸热的熵减小反应一定不能自发进行。
4、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位。
焓变对反应的方向起决定性作用，DH-TDS<0，常温、常压下放热反应能自发进行;熵变对反应的方向起决定性作用，则熵增较大的反应在常温常压下能自发进行。
5、当焓变和熵变的作用相反，且相差不大时，温度有可能对反应进行的方向起决定性作用，使TDS的值大于DH值，反应能够自发进行。
6、在恒温、恒压下，用DG判断化学反应在该状况时自发进行的方向可列表表示：
7、△H-T△S只能用于说明该反应在理论上能否在此条件下发生，是一个化学反应发生的必要条件，只是反应的可行性问题。
过程的自发性只用于判断过程的方向，并不能确定该反应在此条件下是否一定会发生以及过程发生的速率。
8、△H-T△S只用于一定温度和压强下的化学反应方向的判断，不能说明在其他条件下该反应的方向问题。
【典型例题】
例1.下列关于冰熔化为水的过程判断正确的是
A、DH>0，DS<0 B、DH<0，DS>0
C、DH>0，DS>0D、DH<0，DS<0
解析：
物质的状态的变化过程中，液化和固化是放热过程，熔化和汽化是吸热过程，故DH>0;冰融化为水，分子活动能力增强，混乱度增加，故DS>0。
答案：
C
例2.已知氧化性：
Cl2>Br2>Fe3+>I2;还原性：
I->Fe2+>Br->Cl-。
下列反应能正向自发进行的是：
A、Br2+2Fe2+=2Fe3++2Br- B、2Fe3++2I-=2Fe2++I2
C、I2+2Fe2+=2Fe3++2I- D、2Fe3++2Cl-=2Fe2++Cl2
解析：
氧化还原反应的方向是：
强氧化剂与强还原剂反应生成弱氧化剂和弱还原剂。
即氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性。
则A、B符合题意。
C中，氧化性I2>Fe3+，D中氧化性：
Fe3+>Cl2，均不符合题意。
均不符合氧化还原反应进行的方向原则。
答案：
AB
例3.已知：
CuSO4溶液分别与Na2CO3溶液、Na2S溶液的反应情况如下：
1：
CuSO4+Na2CO3
Cu2++CO32-+H2O=CuOH2↓+CO2↑ 主要
Cu2++CO32-=CuCO3↓ 次要
2CuSO4+Na2S
Cu2++S2-=CuS↓ 主要
Cu2++S2-+2H2O=CuOH2↓+H2S↑ 次要
则下列物质的溶解度的比较正确的是：
A、CuOH2>CuCO3>CuS B、CuOH2
C、CuS>CuOH2>CuCO3 D、CuS
解析：
本题是有关物质的溶解度的大小的问题。
主要进行的方向是物质的溶解度越小的方向。
即：
由1可知：
CuOH2的溶解度小于CuCO3的溶解度，由2可知：
CuOH2的溶解度大于CuS的溶解度。
故本题为：
D
答案：
D
例4.已知反应2NOg+2COg=N2g+2CO2g在298K、100kPa的条件下，其DH=-113.0kJ/mol，DS=-145.3J/molK。
=1\*GB21请讨论该反应是否能用于消除汽车尾气中的NO?
请说明理由。
=2\*GB22已知汽车发动机内的温度高于2000K。
能否设计一个装置使该反应在发动机中进行?
请分析说明。
若假定该反应的DH随温度的变化忽略不计，请计算使该反应能够自发进行的最高温度。
解析：
=1\*GB21能。
因为该反应的DH-TDS=-113.0-298×-145.3×10-3=-69.68kJ/mol<0，说明该反应在理论上是可行的，故有可能用于消除汽车尾气中的NO。
=2\*GB22不能。
因为从DH-TDS这个关系式以及DH=-113.0kJ/mol，DS=-145.3J/molK来看，随着T温度的升高，会使DH-TDS>0，即反应在较高的温度下不能自发进行。
说明在汽车的发动机中不可能进行该反应。
根据
即该反应能够自发进行的最高温度为777.7K。
答案：
=1\*GB21能。
因为该反应的DH-TDS<0
=2\*GB22不能。
因为随着T温度的升高，会使DH-TDS>0。
该反应能够自发进行的最高温度为777.7K
【模拟试题】
1、已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：
①C金刚石、s+O2g=CO2g△H1=-395.41kJ/mol
②C石墨、s+O2g=CO2g△H2=-393.51kJ/mol
关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是
A、金刚石转化成石墨是自发进行的过程B、石墨转化成金刚石是自发进行的过程
C、石墨比金刚石能量低D、金刚石比石墨能量低
2、知道了某过程有自发性之后，则
A、可判断出过程的方向B、可确定过程是否一定会发生
C、可预测过程发生完成的快慢D、可判断过程的热效应
3、碳铵[NH42CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气，对其下列说法中正确的是
A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B、碳铵分解是因为外界给予了能量
C、碳铵分解是吸热反应，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
4、下列反应中，在高温下不能自发进行的是
A、NH42CO3s=NH4HCO3sNH3g
B、2N2O5g=4NO2g+O2g
C、MgCO3s=MgOs+CO2s
D、COg=Cs+1/2O2g
5、可用于判断化学反应的自发与否的是
A、仅用焓变 B、仅用熵变
C、仅用焓变和熵变的和 D、用DH-TDS
6、在298K时，氯化钠在水中的溶解度为26g。
如将1mol氯化钠溶解在1L水中，此溶解过程中体系的DH-TDS和熵的变化情况是：
A、DH-TDS>0，DS<0 B、DH-TDS<0，DS>0
C、DH-TDS>0，DS>0 D、DH-TDS<0，DS<0
7、已知反应2COg=2Cs+O2g的DH为正值，DS为负值。
设DH和DS不随温度而变，下列说法正确的是
A、低温下能自发进行
B、高温下能自发进行
C、低温下不能自发进行，高温下能自发进行
D、任何温度下都不能自发进行
8、考察下述自然界的一些自然变化，可发现它们有一些共同的特点。
下列说法不正确的是：
A、都有一定的方向性，按某一物理量标度由高到低自发进行
B、都可以用来做功，自发过程一旦发生后体系做功的本领就会降低
C、有一定的进行限度，自发过程总是单向地趋向于非平衡状态
D、用一定的数据差来判断自发变化能否发生
9、下列说法错误的是
A、NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程
B、同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时熵值最小
C、借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态
D、由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程
10、已知2COg=2CsO2g是吸热反应，也是熵减反应。
有人曾提出可通过热分解法消除CO对空气的污染，你认为这一建议可行吗?
11、对于反应C2H5OHg=C2H4g+H2Og，DH=45.78kJ/mol，DS=126.19J/mol?
K。
请通过计算判断在298.15K时，此反应能否进行?
12、高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气：
N2g+O2g=2NOg。
试通过计算说明在1200℃的条件下，此反应能否正向自发进行?
估算自发进行的最低温度是多少?
已知：
DH=180.50kJ/mol，DS=247.7J/mol?
K
【试题答案】
1、C 2、A 3、AC 4、D 5、D
6、B 7、D 8、C 9、A
10、不行，因为在任何情况下DH-TDS都大于0。
11、DH-TDS=8156J/mol>0，所以298.15K时，乙醇不能自发脱水生成乙烯
12、DH-TDS=-184.32kJ/mol<0，所以该反应在1200℃的条件下能自发进行。
根据自发进行的最低温度为：
728.7K。
一水的电离
1.水的电离
大量实验证实了，水是能够电离的，其电离方程式为：
H2O
HOH-
实验也同时表明：
水很难电离，其平衡常数为：
Kc=[H][OH-]/[H2O]
2.水的离子积常数
1定义：
在水溶液中H和OH-浓度的乘积。
2表达式：
KW=〔H〕〔OH-〕
3与电离平衡常数Kc的关系：
KW=Kc〔H2O〕
因为在一定温度下Kc和〔H2O〕都是不变的常数，故Kw也是只与温度有关的常数。
4影响因素及影响效果：
温度：
因为电离过程是吸热的，所以温度越高，Kw越大。
5特定温度下水的离子积常数
①25℃时，Kw=1.0×10-14mol2?
L-2
②100℃时，Kw=5.5×10-13mol2?
L-2
二溶液的酸碱度
1.溶液的酸碱性
1表示方法：
H浓度、OH-浓度、pH.
2酸碱性强弱判断标准：
〔H〕和〔OH-〕相对大小、pH值大小、指示剂。
酸性溶液：
〔H〕>〔OH-〕
碱性溶液：
〔H〕<〔OH-〕
中性溶液：
〔H〕=〔OH-〕
2.有关溶液pH值的求算
1单一溶液
①强酸：
先求出溶液的H浓度，再通过pH=-lg〔H〕求溶液的pH。
②强碱：
先求出溶液的OH-浓度，再通过〔H〕=Kw/〔OH-〕求出溶液的H浓度，最后求得pH值。
2溶液的冲稀强酸或强碱
①一般冲稀冲稀后pH≤6的酸或pH≥8的碱：
不要考虑水电离出的H酸溶液中和OH-碱溶液中，而酸电离出的H或碱电离出的OH-的物质的量是主体。
②无限冲稀冲稀后pH>6的酸或pH<8的碱:
需要考虑水电离出的H和OH-
3溶液的混合不考虑体积效应
①强酸和强酸：
〔H〕={[H]1?
V1[H]2?
V2}/V1V2;
pH=-lg〔H〕。
②强碱和强碱：
〔OH-〕={[OH-]1?
V1[OH-]2?
V2}/V1V2;
〔H〕=Kw/〔OH-〕;
pH=-lg〔H〕。
【规律总结】0.3规律：
pH值不同的两强酸溶液等体积混合，混合液的pH值比强的弱0.3;
pH值不同的两强碱溶液等体积混合，混合液的pH值比强的弱0.3;
③强酸和强碱：
酸过量：
〔H〕={[H]酸?
V酸-[OH-]碱?
V碱}/V酸V碱
碱过量：
〔OH-〕={[OH-]碱?
V碱-[H]酸?
V酸}/V碱V酸
恰好中和：
则溶液呈中性
三电解质在水溶液中的存在形态
1.电解质、非电解质的概念和本质区别
2.强电解质、弱电解质的概念和本质区别
强酸和弱酸、强碱和弱碱的界定：
①常见的强碱：
第IA族.第IIA族钙元素以下的氢氧化物
②常见弱碱：
NH3?
H2O
③常见强酸：
HCl、HNO3、H2SO4、HBr、HI、HClO4、HClO3等
④常见弱酸：
除③以外的常见酸
3.电离方程式的书写
强电解质用“=”,弱电解质用“
”，多元弱酸要分步写。
Fe2SO43=2Fe33SO42-;
NaHCO3=NaHCO3-
NH3?
H2O
NH4OH-;H2CO3
HCO3-H，HCO3-
CO32-H
【典型例题】
例题1.下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是
A.因为水的离子积常数的表达式是KW=〔H〕〔OH-〕，所以KW随溶液H和OH-浓度的变化而变化
B.水的离子积常数KW与水的电离常数Kc是同一个物理量
C.水的离子积常数仅仅是温度的常数，随温度的变化而变化
D.水的离子积常数KW与水的电离常数Kc是两个没有任何关系的物理量
解析：
水的离子积常数的表达式是KW=Kc?
〔H2O〕，一定温度下Kc和〔H2O〕都是不变的常数，所以KW仅仅是温度的函数。
水的离子积常数的表达式是KW=〔H〕〔OH-〕，但是只要温度一定，Kw就是不变的常数，溶液中H浓度变大，OH-的浓度就变小，反之亦然。
答案：
C
点评：
本题考查水的离子积常数的“来龙去脉”。
例题2.常温下，下列4种溶液：
①pH=0的盐酸②0.1mol?
L-1的盐酸③0.01mol?
L-1的NaOH溶液④pH=11的NaOH溶液.它们由水电离生成H的物质的量浓度之比为
A.1：
10：
100：
1000B.0：
1：
12：
11
C.14：
13：
12：
11D.14：
13：
2：
1
解析：
在盐酸中，由水电离产生的〔H〕等于溶液中的〔OH-〕：
①〔H〕=〔OH-〕=1.0×10-14mol?
L-1
②〔H〕=〔OH-〕=1.0×10-13mol?
L-1
在NaOH溶液中，由水电离产生的[H]等于溶液中的〔H〕
③〔H〕=1.0×10-12mol?
L-1
④〔H〕=1.0×10-11mol?
L-1
因此4种溶液中水电离出的H的浓度之比为：
10-14：
10-13：
10-12：
10-11=1：
10：
100：
1000
答案：
A
点评：
在酸溶液中，“由水电离生成H的浓度”等于溶液中OH-的浓度;而在碱溶液中，“由水电离生成的H”就是溶液中的H。
例题3.等体积混合0.1mol?
L-1的盐酸和0.06mol?
L-1的BaOH2溶液，不考虑体积效应，即认为混合溶液的体积等于进行混合的两溶液体积之和，溶液的pH值等于
A.2.0B.12.3C.1.7D.12.0
解析：
该题目是酸碱混合的计算。
首先要判断哪种物质过量，盐酸溶液的〔H〕=0.1
mol?
L-1，BaOH2溶液的〔OH-〕=0.06mol?
L-1×2=0.12mol?
L-1，故碱过量。
又因为等体积混合，可求出溶液中〔OH-〕的值为：
0.12mol?
L-1-0.1mol?
L-1/2=0.01mol?
L-1
所以，pH=-lg〔H〕=14lg〔OH-〕=14lg0.01=14-2=12
答案：
D
点评：
酸碱混合求pH关键是判断反应中什么物质过量，然后确定计算对象。
例题4.能证明某物质是弱电解质的是
A.难溶于水
B.溶液中存在已电离的离子和未电离的分子
C.水溶液的导电性差
D.熔融状态时不导电
解析：
在水中能部分电离成离子的电解质才可称为弱电解质，即电离过程达到平衡状态时，溶液中存在已电离的离子和未电离的分子。
答案：
B
点评：
弱电解质是“溶于水部分电离”的物质，而非其他。
【模拟试题】
一.选择题
1.关于溶液酸碱性的说法中，正确的是
A.[H]很小的溶液一定呈碱性
B.pH=7的溶液一定呈中性
C.〔H〕=〔OH-〕的溶液一定呈中性
D.不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈酸性
2.下列说法中，正确的是
A.向纯水中加入少量盐酸，Kw将增大
B.25℃时，水的离子积常数Kw=1.0×10-7mol2?
L-2
C.100℃时，纯水的〔H〕=10-7mol?
L-1呈中性
D.100℃时，pH=7的水溶液呈碱性
3.下列物质中，只能在溶于水的条件下电离的是
A.NH3?
H2OB.H2SO4C.CuOD.NaOH
4.下列说法中，正确的是
A.导电能力强的电解质溶液一定是强电解质溶液
B.强电解质溶液一定比弱电解质溶液的导电性强
C.强电解质的水溶液中不存在溶质分子
D.0.1mol?
L-1NaOH溶液比0.01mol?
L-1NaOH溶液导电性强，因此前者是强电解质，后者是弱电解质。
5.pH值和体积都相等的醋酸和硫酸，分别跟足量的Na2CO3溶液反应，在相同条件下，放出CO2气体的体积
A.一样多B.醋酸比硫酸多C.硫酸比醋酸多D.无法比较
6.将pH=12的强碱溶液与pH=3的强酸溶液混合，所得混合液的pH=11，则强酸与强碱的体积比为
A.9：
2B.9：
1C.1：
10D.2：
5
7.下列叙述中，正确的是
A.pH=3和pH=4的盐酸各10mL混合，所得溶液的pH=3.5
B.一定温度下溶液中[H]越大，pH值也越大，溶液的酸性就越强
C.液氯虽然不导电，但溶于水后导电情况很好，因此液氯也是强电解质
D.当温度不变时，在纯水中加入强碱溶液不会影响水的离子积常数
8.在一定体积的BaNO32溶液中逐滴加入pH=1的稀硫酸，至溶液中Ba2恰好完全沉淀，测得溶液的pH=2，则忽略混合时溶液体积的变化，H2SO4与BaNO32溶液的体积比为
A.1：
10B.1：
9C.10：
1D.9：
1
9.某强酸溶液的pH=A，强碱溶液的pH=B，且AB=13,酸碱溶液混合后混合溶液的pH=7，则酸溶液的体积V1与碱溶液的体积V2之间的正确关系
A.V1=102V2B.V2=10V1C.V1=2V2D.V2=2V1
10.甲乙两溶液，已知甲溶液的pH值是乙溶液的pH值的2倍，甲溶液中[H]一定是乙溶液中[H]的
A.1/2B.1/10C.1/100D.无法确定
二.填空题
11.99℃时，Kw=1×10-12mol2?
L-2，该温度下，将100mL0.001mol?
L-1NaOH溶液加水稀释至1L，则溶液的pH值为___________;若加水稀释至1000L，则溶液的pH值为___________。
12.在25℃时，有pH为x的盐酸和pH为y的NaOH溶液，取VxL该盐酸同该NaOH溶液中和，需要VyLNaOH溶液。
问Vx/Vy为多少?
1若xy=14时，Vx/Vy_____________.?
v填数值?
w
2若xy=13时，Vx/Vy_____________.?
v填数值?
w
3若xy>14时，Vx/Vy_____________?
v填表达式?
w,且Vx___________Vy?
v填“>”“<”或“=”?
w。
题中x≤6,y≥8
13.室温时，将pH=5的H2SO4溶液稀释10倍，[H]：
[SO42-]=_____;将稀释后的溶液再稀释100倍，[H]：
[SO42-]=_____。
14.有一种pH=12的NA.OH溶液100mL，要使它的pH值降到11：
1如果加入蒸馏水，应加___________mL。
?
v不考虑溶液体积效应，下同?
w
2如果加入pH=10的NaOH溶液，应加___________mL。
3如果加入0.1mol?
L-1的盐酸，应加___________mL。
【试题答案】
一.选择题
1.C2.D3.AB4.C5.B
6.A7.D8.B9.B10.D
二.填空题
11.8;6
12.1121/10310xy-14>
13.2：
1;20：
1
14.19002100038.91
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