2.3 化学反应的方向-【创新设计】2021-2022新教材高二化学选择性必修1·同步学考笔记（人教版）鲁琼word

第三节　化学反应的方向 【课程标准要求】　 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、自发过程和自发反应 1.自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程。例如：高山流水、自由落体。 (2)特点： ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。 (3)非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程。 2.自发反应 (1)含义：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应，称为自发反应。例如：钢铁生锈。 (2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。 3.应用 (1)可被用来做“有用功”。例如H2的燃烧可设计成燃料电池； (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。例如通电将水分解为H2和O2。 【微自测】 1.下列过程属于非自发过程的是(　　) A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧 C.铁在潮湿空气中生锈 D.室温下水结成冰 答案　D 解析　自然界中水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化都属于自发过程，其逆过程在相同条件下都是非自发的。 二、化学反应方向的判断 1.焓变与反应方向 (1)能自发进行的化学反应多数是ΔH＜0的反应。 (2)有些ΔH＞0的反应也能自发进行。 例如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ/mol能自发进行。 (3)反应的焓变是反应能否自发进行的一个影响因素，但不是唯一因素。 2.熵变与反应方向 (1)混乱度与自发过程 ①H2和Cl2的扩散实验 a.实验操作及现象：如右图所示，两个集气瓶中分别盛有H2和Cl2，开始时中间用玻璃片隔开，当抽掉玻璃片后，可观察到盛放Cl2的瓶内气体颜色逐渐变浅，而盛放H2的瓶内显现出了浅黄绿色，最后两瓶中的颜色相同。 b.原因解释：不需要外界的任何作用，气体通过分子的扩散自发地混合均匀，体系的混乱度增加。 ②硝酸铵溶于水 溶解前―→溶解后 ③结论：上述过程均是自发地从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向进行。 (2)熵 ①概念：用来度量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol－1·K－1。 ②特点：体系无序程度越大，熵值就越大。 ③大小比较： 同一物质不同状态：S(g)＞S(l)＞S(s)， S(混合物)＞S(纯净物)。 (3)熵变(ΔS) ①熵变：ΔS＝S(生成物)－S(反应物) ②熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程会导致的熵增大，即ΔS＞0。 物质由固体→液态→气态是一个熵增加的过程；气体体积增大的反应是熵增加的反应(ΔS＞0)，气体体积减少的反应是熵减少的反应(ΔS＜0)。 (4)反应熵变与反应方向的关系 ①大多数熵增(ΔS＞0)的反应能自发进行，如：Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)能自发进行 ②少数熵减(ΔS＜0)的反应也能自发进行，如4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行。 结论：熵变是反应能否自发进行的一个影响因素，但不是唯一因素。 【微自测】 2.判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)ΔH＜0的反应一定能自发进行(×) (2)ΔS＜0的反应一定不能自发进行(×) (3)常温下，2Al(s)＋6HCl(aq)===2AlCl3(aq)＋3H2(g)能自发进行(√) (4)同种物质气态时熵值最大(√) (5)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)是熵减(ΔS＜0)的反应，因此不能自发进行(×) 三、化学反应方向的综合判断依据 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是体系自由能变化(ΔG、单位：kJ/mol)：ΔG＝ΔH－TΔS(注意：T的单位是“K”，不是“℃”)。 (1)ΔG<0，反应能自发进行； (2)ΔG＝0，反应达到平衡状态； (3)ΔG>0，反应不能自发进行。 【微自测】 3.对于化学反应能否自发进行，下列说法错误的是(　　) A.若ΔH<0，ΔS>0，则任何温度下反应都能自发进行 B.若ΔH>0，ΔS<0，则任何温度下反应都不能自发进行 C.若ΔH>0，ΔS>0，则低温时反应可自发进行 D.若ΔH<0，ΔS<0，则低温时反应可自发进行 答案　C 解析　若ΔH<0，ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，任何温度下反应都能自发进行，A项正确：若ΔH>0，ΔS<0，则ΔH－TΔS>0，任何温度下反应都不能自发进行，B项正确；若ΔH>0，ΔS>0，则高温时，Δ