第二章 第三节 化学反应的方向（教参word）2022-2023学年高二新教材化学选择性必修一【勤径学升·同步练测】（人教版）

第三节　化学反应的方向 学习目标 核心素养 1．了解自发过程和化学反应的自发性。 2．通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。 3．初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。 1．宏观辨识：能结合宏观的事实认识自发过程与自发反应。 2．变化观念：通过物质及其变化都有向能量最低和平衡状态变化的趋势，形成物质的变化需要一定的条件，并遵循一定规律的观念。 3．模型认知：能认识到焓判据和熵判据的局限，能用复合判据分析和解决化学问题。 一、自发过程和自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不需借助外力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 举例 高山流水，自由落体 钢铁生锈 1．下列过程是非自发的是 （　　） A．水由高处向低处流 B．天然气的燃烧 C．整齐火柴的散落 D．室温下水结成冰 答案　D 二、化学反应的方向的判据 1．焓判据 大多数放热反应是可以自发进行的，可根据化学反应是吸热的还是放热的来判断化学反应的方向。 2．熵判据 （1）熵 用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。同一种物质在气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小。 （2）熵增原理 在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增，即熵变（符号ΔS）＞0。 （3）熵判据 体系有自发地向混乱度增加（即熵增，ΔS＞0）的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。事实上，只有孤立体系或者绝热体系，自发过程才向着熵增的方向进行。 2．水结冰的过程的焓变和熵变正确的是 （　　） A．ΔH＞0，ΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0 答案　D 要点　化学反应方向的判断 以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－802．31 kJ·mol－1 ②氢气与氧气反应：2H2（g）＋O2（g）2H2O（l） ΔH＝－571．6 kJ·mol－1 ③钠与水反应：2Na（s）＋2H2O（l）2NaOH（aq）＋H2（g） ΔH＝－368 kJ·mol－1 ④硝酸铵溶于水要吸热。 ⑤冰融化要吸热。 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。 1．对于自发反应①②③，从能量角度分析，它们为什么可以自发？ 提示：①②③这三个化学反应都是放热反应，ΔH＜0。 2．对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？ 提示：熵是用于描述体系混乱度的物理量，熵变是用来描述混乱度变化的物理量，④⑤⑥与熵变有关，体系由有序转变为无序，ΔS＞0。 3．综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么？ 提示：判断化学反应的方向，需综合考虑焓变和熵变。 1．焓判据 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 焓变与反 应自发性 的关系 若该反应为放热反应，即ΔH＜0，一般能自发进行；若该反应为吸热反应，即ΔH＞0，一般不能自发进行 局限性 有些吸热反应也能自发进行，所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素 [特别警示]　几种常见的自发的吸热反应 有些吸热反应也能自发进行，如Ba（OH）2·8H2O晶体与NH4Cl晶体，2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＞0、（NH4）2CO3（s）NH4HCO3（s）＋NH3（g）　ΔH＝＋74．9 kJ·mol－1能自发进行。 2．熵判据 （1）影响熵大小的因素 ①同一条件下，不同的物质熵值不同； ②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S（g）＞S（l）＞S（s）； ③物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 （2）熵判据：体系有自发地向熵增的方向转变的倾向，熵变是影响反应自发进行的一个因素，但不是唯一因素。 ①熵增加的反应在一定条件下可自发进行， 如2H2O2（aq）2H2O（l）＋O2（g）在常温下能自发进行； ②有些熵减小的反应也能自发进行，如NH3（g）＋HCl（g）NH4Cl（s）。 3．复合判据 ΔG＝ΔH－TΔS＜0反应能自发进行；ΔG＝ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态；ΔG＝ΔH－TΔS＞0反应不能自发进行。 类型 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应的自发性 1 ＜0 ＞0 ΔG＜0 一定能自发 2 ＞0 ＜0 ΔG＞0 一定不能自发 3 ＜0 ＜0 ΔG的正负 决定于温度 低温能自发 4 ＞0 ＞0 高温能