第二章 第三节 化学反应的方向-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（人教版2019选择性必修1）鲁琼冀湘 配套word

第三节　化学反应的方向 [核心素养发展目标]　1.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的关系。2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。 一、自发过程和自发反应 1．自发过程 自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。例如，水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。 2．自发反应 有些化学反应也是自发进行的，而且具有方向性。 (1)在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程(　　) (2)自发过程不需任何条件就能发生(　　) (3)室温下冰变成水属于自发过程(　　) (4)能自发进行的反应，反应速率一定很大(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)× 1．已知：①2H2＋O22H2O；②2H2O2H2↑＋O2↑。①是自发反应，②是非自发反应，通过对上述反应的分析，思考： (1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？ (2)非自发反应一定不能发生吗？ 提示　(1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)非自发反应也能在一定条件下发生。 2．知道了某个反应是自发反应后，能否知道某条件下是否发生？能否预测反应的快慢？ 提示　判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。 自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 1．下列关于自发反应的叙述中，正确的是(　　) A．自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的 B．铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应 C．自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程 D．自发反应与外界条件无关 答案　C 2．过程自发性的作用是(　　) A．判断过程的方向 B．确定过程是否一定会发生 C．判断过程发生的速率 D．判断过程的热效应 答案　A 二、化学反应进行方向的判据 1．焓变与反应的方向 (1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论：只用焓判据判断反应是否自发进行不全面。 2．熵变与反应的方向 (1)熵、熵变的概念 (2)熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 ②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。 (3)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 (4)熵变与化学反应进行方向的关系 ①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如 Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)； 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ②有些熵减的反应也可以自发进行，如： 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)； 4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s) 结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。 3．自由能与化学反应的方向 (1)自由能 符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 (2)自由能与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 (3)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 ①当ΔG＜0时，反应能自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。 (1)放热反应一定能自发进行(　　) (2)O2转化变为O3时，熵减小(　　) (3)熵增的反应一定能自发进行(　　) (4)合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，高温有利于其自发进行(　　) (5)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ 1．根据复合判据ΔG＝ΔH－TΔS<0能自发进行，请分析ΔH>0，ΔS>0和ΔH<0，ΔS<0的反应分别在低温还是高温下自发进行？ 提示　ΔH>0，ΔS>0的反应在高温下，ΔG＝ΔH－TΔS<0，能自发进行；ΔH<0，ΔS<0的反应在低温下，ΔG＝ΔH－TΔS<0，能自发进行。 2．25 ℃和1.01×105 Pa时，反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mo