第2章 第1节 化学反应的方向(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第1节　化学反应的方向 课程标准要求 学业质量水平 1．知道化学反应是有方向的。 2．知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 1．能认识化学反应的本质，能根据焓变和熵变判断化学反应进行的方向。(水平3) 2．能运用控制变量方法探究并确定合适的反应条件，安全、顺利地完成实验。(水平4) 1．反应焓变与反应方向 (1)分析大量化学反应及其焓变得知，多数能自发进行的化学反应是放热反应。例如，4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ/mol。 (2)有些吸热反应也可以自发进行。例如，NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.30 kJ/mol。 2．反应熵变与反应方向 (1)固体溶解过程的共同特点 固体中排列整齐的离子(或分子)进入溶剂，溶质的离子或分子由有序变为无序，体系的有序程度降低，无序程度增大。 (2)熵(S) ①含义：用于描述体系的无序程度的物理量，符号为S；熵值越大，体系的无序程度越大。 ②影响因素： 纯物质熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。 ③熵值大小：对同一物质来说，S(g)>S(l)>S(s)；同一条件下，不同物质的熵不同。 (3)熵增原理 ①化学反应存在熵变(ΔS)，熵变为反应产物的总熵与反应物的总熵之差，即ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。 ②对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。 ③产生气体的反应和气体的物质的量增大的反应，反应熵变的数值通常都是正值，为熵增加反应。 ④熵增加有利于反应的自发进行。许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行；有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。 3．用焓变与熵变综合判断反应方向 (1)研究表明，在等温、等压及除了体积功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 吉布斯自由能的变化(ΔG)ΔG＝ΔH－TΔS，表示一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力： ΔH－TΔS<0，反应正向能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应正向不能自发进行。 (3)结论：在等温、等压及除了体积功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。 巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)Na和H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行(　√　) (2)“ΔH－TΔS判据”能判断等温、等容条件下反应正向自发进行的趋势(　×　) (3)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(　√　) (4)对于给定条件下不能正向自发进行的化学反应，可以通过改变反应条件使反应能够正向自发进行(　√　) 学习任务　反应焓变、熵变与反应方向 阅读教材P46～50，结合教材中相关内容，交流讨论。 1．判断下列反应是吸热反应还是放热反应？常温下正向能否自发进行？ ①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3； ②CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)。 提示　①是放热反应，常温下正向自发进行；②是吸热反应，常温下正向不能自发进行。 2．判断下列反应是熵增加反应还是熵减小反应？常温下正向能否自发进行？ ①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)； ②C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)。 提示　①是熵增加反应，常温下正向自发进行；②是熵增加反应，常温下正向不能自发进行。 3．在298 K、101 kPa下，反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) 的ΔH＝－746.8 kJ/mol、ΔS＝－197.5 J/(mol·K)。试通过计算判断室温下该反应正向能否自发进行。 提示　ΔH－TΔS＝(－746.8 kJ/mol)－298 K×[－0.197 5 kJ/(mol·K)]＝－687.9 kJ/mol<0，故该反应室温下正向能自发进行。 1．根据ΔH、ΔS判断化学反应的方向 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。即： ΔH－TΔS<0　反应能自发进行 ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态 ΔH－TΔS＞0　反应不能自发进行 2．温度对反应进行方向的影响 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。温度与反应方向的关系如图所示。 [注意]　①焓变与熵变共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行。 ②焓和熵的变化都只取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。 ③反