第二章 化学反应速率与化学平衡 第3节 化学反应的方向-【金版教程】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案word（人教版2019）

第三节　化学反应的方向 [学业要求]　1.了解自发过程和反应的自发性。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。3.能用焓变、熵变判断化学反应进行的方向。 1.焓变与反应的方向 （1）放热反应过程中体系能量降低，因此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）焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论：只用焓变判断反应是否自发进行不全面。 2.熵变与反应的方向 （1）熵、熵变的概念 （2）熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱度越大，体系的熵值就越大。 ②同一物质的熵值：S（g）>S（l）>S（s），同一条件下，不同物质的熵值不同。 （3）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。 （4）熵变与化学反应进行方向的关系 ①许多熵增的反应是自发的（多是气体分子数目增多的反应），如2KClO32KCl＋3O2↑；CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。 ②有些熵减的反应也可以自发进行，如 Ca（OH）2（aq）＋CO2（g）===CaCO3（s）＋H2O（l）。 结论：只用熵变判断反应是否自发进行不全面。 3.自由能与化学反应的方向 （1）自由能 符号为ΔG，单位为kJ/mol。 （2）自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 （3）反应方向与自由能的关系 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，反应不能自发进行。 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）ΔH<0，ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。（　　） （2）自发反应一定是熵增的放热反应。（　　） （3）在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向。（　　） （4）CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0。（　　） （5）同种物质气态时熵值最大。（　　） 答案　（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）√ 2.下面是生活中的几个自发过程，你认为其中能用熵变解释的是（　　） A.自然界中水由高处往低处流 B.0 ℃时水变为冰 C.墨水滴到水中会扩散到整个水体 D.铁器暴露在潮湿空气中会生锈并放出热量 答案　C 3.下列反应过程中，ΔH>0且ΔS>0的是（　　） A.NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s） B.CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g） C.4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s） D.HCl（aq）＋NaOH（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l） 答案　B 4.合成氨反应：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH，若该反应在一定条件下能自发进行，则有关该反应的ΔH、ΔS判断正确的是（　　） A.ΔH<0　ΔS<0 B.ΔH<0　ΔS>0 C.ΔH>0　ΔS<0 D.ΔH>0　ΔS>0 答案　A 知识点　判断化学反应进行的方向 1.自发过程 （1）含义 在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。 （2）特点 ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不能自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 2.判断化学反应的自发性 3.利用自由能公式计算反应自发进行的最低温度 若题目提供了ΔH和ΔS的数据，可利用ΔG＝ΔH－TΔS<0，来计算反应自发进行的最低温度。计算时要注意以下两点： （1）给出的ΔH的单位通常为kJ/mol，ΔS的单位通常为J/（mol·K），进行计算时要将二者的单位统一，再代入数值进行计算。 （2）温度用绝对温度K，而不能用 ℃，其中T＝（273＋t）K。 1.下列说法不正确的是（　　） A.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 B.反应NH4HCO3（s）===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进行的倾向 C.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行 D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应速率 答案　A 2.下列内容与结论相对应的是（　　） 选项 内容 结论 A H2O（g）变成H2O（l） ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行