第2章 第1节 化学反应的方向-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修第一册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第1节　化学反应的方向 发 展 目 标 体 系 构 建 1.通过对日常生活中自发进行的过程的认知，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。 2．认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。 一、反应焓变与反应方向 1．自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不借助外部力量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O2 2．反应焓变与反应方向的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH<0的反应。 (2)有些ΔH>0的反应也能自发进行。 (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 二、反应熵变与反应方向 1．熵 (1)概念：描述体系无序程度的一个物理量，符号为S，单位是J·mol－1·K－1。 (2)特点：体系无序程度越大，体系的熵值就越大。 (3)影响因素 ①同一物质：S(高温)＞S(低温)，S(g)＞S(l)＞S(s)。 ②不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值越大。 ③S(混合物)＞S(纯净物)。 2．反应熵变 3．反应熵变与反应方向 (1)二者关系 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 微点拨： 熵变正负的判断 (1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。 (2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。 (3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 1．综合判断 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH－TΔS。 (1)判断方法 (2)文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。 2．用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应自发进行的可能性 化学反应 ΔH/ (kJ·mol－1) ΔS/ (J·mol－1·K－1) ΔG的大小 (与0比较) 能否正向 自发进行 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) －78.03 ＋494.4 ΔG 一定小 于0 任何温度 下都能正 向自发进行　　　 CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋110.5 －89.4 ΔG一定 大于0 任何温度 下都不能 正向自发进行　　 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=== 4Fe(OH)3(s) －444.3 －280.1 低温时 ΔG＜0 低温下能 正向自发进行　　 CaCO3(s)=== CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6 高温时 ΔG＜0 高温下能 正向自发进行　　 注：假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化。 3．ΔH－TΔS判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应，不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生。 微点拨：在ΔH和ΔS确定的情况下，温度有可能对反应的方向起决定作用。 1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。) (1)CaCO3(s)高温,CaO(s)＋CO2(g)是一个熵减过程。(　　) (2)－10 ℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释该变化过程的自发性。(　　) (3)吸热且熵增加的反应，温度越低反应越可能自发进行。(　　) (4)由焓变和熵变组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。(　　) (5)一个反应的ΔH－TΔS＝0，则该反应处于平衡状态。(　　) 提示：(1)×　CaCO3分解反应是一个气体物质的量增多的反应，故为熵增过程。 (2)×　－10 ℃的水结成冰是一个熵减过程，该过程能自发进行，应用焓变的判据解释，即ΔH＜0是该过程自发进行的主要原因。 (3)×　当ΔH＞0、ΔS＞0，温度越高越可能使ΔH－TΔS＜0，即有利于反应自发进行。 (4)√　(5)√ 2．水的三态的熵值的大小关系正确的是(　　) A．S(s)＞S(l)＞S(g)　　 B．S(l)＞S(s)＞S(g) C．S(g)＞S(l)＞S(s) D．S(g)＞S(s)＞S(l