2.1 化学反应的方向-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（鲁科版2019选择性必修1）鲁琼word

第1节　化学反应的方向 【课程标准要求】　 1．了解熵变的概念及化学反应的方向与化学反应的焓变和熵变的关系。 2．掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据。 3．能根据定量关系式ΔH－TΔS判断化学反应进行的方向。 一、反应焓变与反应方向 (一)自发过程与自发反应 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，不借助外力就可以自动进行的过程。 (2)特点： ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系给外部做功或者放出热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 2．自发反应 不借助外力就可以自动进行的化学反应。 (二)焓变与反应方向 1．焓判据 放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变来判断反应进行的方向。 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放热反应。 (2)有不少吸热反应也能自发进行。 (3)结论：不能仅用焓变来判断反应能否自发进行。 【微自测】 1．下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×” (1)自发过程不需任何条件就能发生(×) (2)室温下冰变成水属于自发过程(√) (3)水由高处向低处流属于自发过程(√) (4)能自发进行的反应速率一定很大(×) (5)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的(×) 二、反应熵变与反应方向 1.熵 (1)概念：衡量一个体系混乱度的物理量，符号为S，单位为J·mol－1·K－1。 (2)特点：混乱度越大，体系越无序，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相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 ③S(混合物)>S(纯净物)。 2．反应熵变 (1)概念：反应产物总熵与反应物总熵之差。 (2)计算式：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。 (3)正负判断依据 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，ΔS＞0，是熵增加的过程。 ②气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS＞0，是熵增加的反应。 ③气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS＜0，是熵减小的反应。 3．熵变与反应方向 (1)熵增加有利于反应的自发进行。 (2)某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 (3)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 【微自测】 2．下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×” (1)同种物质不同状态时熵值不同，气态时最大(√) (2)熵增的反应一定能自发进行(×) (3)熵变为正值的反应一定能自发进行(×) (4)熵变为负值的反应一定能自发进行(×) (5)能自发进行的反应的熵变可能是正的，也可能是负的(√) (6)熵变的正、负不影响反应的自发性(×) 三、用焓变和熵变综合判断反应方向 1.化学反应方向的判据 ΔH－TΔS 2．文字表述 (1)在等度、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ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。 (2)放热的熵增加反应一定能正向自发进行，吸热的熵减小反应一定不能正向自发进行。 【微自测】 3．(1)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行(√) (2)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应(√) (3)NH4HCO3(g)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向(√) (4)一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0(√) 焓变与熵变对反应方向的共同影响 ——————【核心归纳】——————— 1．化学反应方向的判据 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，在等温、等压即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。 2．反应方向的吉布斯自由能判据 (1)吉布斯自由能 ①符号：G　②定义式：G＝H－TS。 (2)吉布斯自由能变(ΔG) ①含义：表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力。 ②表达式：ΔG＝ΔH－TΔS (3)在等温、等压即除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可依据ΔG来判断。 在以上条件下，自发反应总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行，直至达到平衡状态。 3．反应方向判据的相关规律 (1)放热的熵增加的反应一定能自发进行。 (2)吸热的熵减小的反应一定不能自发进行。 (3)当反应的焓变和熵变的影响相反时，如果二者大小相差悬殊，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 (4)如果反应的焓变和熵变的影响相差不