第2章 第3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（人教版2019）

第三节　化学反应的方向 课程标准 核心素养目标 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。 了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。(证据推理与模型认知) 知识点一　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，不用借助外力，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进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 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。 知识点二　化学反应进行方向的判据 1.焓变(ΔH)与化学反应进行的方向 (1)实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的。例如，Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)　ΔH＝－216.8 kJ/mol。 (2)有些吸热反应可以自发进行。例如，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ/mol。 (3)不能只根据放热或吸热来判断化学反应的方向。 2．熵变(ΔS)与化学反应进行的方向 (1)熵(S)和熵变(ΔS) 对于同一种物质，气态时的熵值最大，液态时的次之，固态时的最小。 (2)熵增原理 ①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。 ②只有孤立体系(与环境既没有物质交换也没有能量交换)或者绝热体系(与环境既没有物质交换也没有热量交换)，自发过程才向着熵增的方向进行，但有些熵减的反应也能自发进行。 ③不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。 3．自由能(ΔG)与化学反应进行的方向 (1)大量事实可知，综合考虑焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向。 (2)自由能的变化(ΔG)综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：ΔG＝ΔH－TΔS。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。 自发反应与焓变和熵变 从能量的角度看，自发反应受焓变(ΔH)和熵变(ΔS)两大因素共同影响，还要考虑反应温度(T)。 探究　熵变、焓变与化学反应的方向 ►情境素材 碳酸钙(CaCO3)是地球上常见物质之一，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为某些动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙也是重要的建筑材料，工业上用途甚广。工业上利用碳酸钙在825～896.6 ℃时分解生成氧化钙(CaO)和CO2来制取生石灰：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)。 [问题设计] 试从焓变和熵变角度分析上述反应的特点，并推测反应的自发性。 提示：该反应的正反应是熵增加的吸热反应；若满足ΔH－TΔS＜0，该反应能自发进行，推测该反应在高温下自发进行，低温下非自发进行。 ►归纳拓展 1．根据ΔG判断化学反应进行的方向 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。即： 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： (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)化学反应方向的判断与反应条件有关，不能随意将常温、常压下的结论用于其他温度、压强下的反应。 ►对点训练 1．(2021·首都师大附中高二期中)下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A．反应 2A(g)＋B(g)===3C(s)＋D(g)在一定条件下能自发进行，说明该反应的ΔH>0 B．常温下，反应2Na2SO3(s)＋O2(g)===2Na2SO4(s)能自发进行，则有ΔH<0 C．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0 B　解析：2A(g)＋B(g)===3C(s)＋D(g)是熵减的反应，在一定条件下能自发进行，据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知，该反应的ΔH＜0，A错误；2Na2SO3(s)＋O2(g)===2Na2SO4(s)是熵减的反应，常温