内容正文:
第三节 化学反应的方向
[预习作业]
(建议用时:15分钟)
1.自发过程: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.自发过程的方向与焓变有关,ΔH________0有利于反应自发进行。
答案 <
3.自发过程的方向也与熵变有关。熵(符号:S)是度量体系混乱度的物理量,熵值越大,混乱程度________,对于同一物质:S(g)________S(l)________S(s)。熵变(符号:ΔS)是生成物与反应物的熵值差。ΔS________0有利于反应自发进行。
答案 越大 > > >
4.焓变和熵变都________单独作为判断反应自发进行方向的依据,必须综合考虑。
ΔG=ΔH-TΔS________0,反应能自发进行;
ΔG=ΔH-TΔS________0,反应不能自发进行。
答案 不能 < >
1.下列关于判断过程方向的说法正确的是( )
A.所有自发进行的化学反应都是放热反应
B.高温、高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C.判断反应自发进行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变
D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
答案 C
解析 有些吸热反应也可以自发进行,如2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是吸热反应,又是熵增的反应,高温下可自发进行,A不正确。高温、高压使石墨转化为金刚石,要向体系中输入能量,本质仍然是非自发的,B不正确。同一物质:气态时的熵值最大,液态时次之,固态时熵值最小,D不正确。
2.某反应2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH<0、ΔS>0 B.ΔH<0、ΔS<0
C.ΔH>0、ΔS>0 D.ΔH>0、ΔS<0
答案 C
3.研究化学反应的方向具有重要意义。下列说法正确的是( )
A.电解水的反应属于自发反应
B.能自发进行的反应一定能迅速发生
C.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小
D.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH<0
答案 D
解析 电解水的反应属于非自发反应,常温下水无法分解为氢气和氧气,A错误;能自发进行的反应,其反应速率和浓度、温度、压强、催化剂等因素有关,不一定能迅速发生,B错误;自发反应的熵不一定增大,非自发反应的熵不一定减小,C错误;反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)的气体分子数减小,熵减小,在常温下能自发进行,则一定是放热反应,ΔH<0,D正确。
4.“熵”表示体系的混乱度,它的符号是“S”。下列变化中,ΔS<0的是( )
A.3Fe(s)+4H2O(g)===Fe3O4(s)+4H2(g)
B.2NO2(g)===N2O4(l)
C.2IBr(l)===I2(s)+Br2(g)
D.(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)
答案 B
解析 选项B中的反应是由气体转化为液体,混乱度减小,ΔS<0。
5.已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应:CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.3 kJ·mol-1 ΔS=+160.4 J·mol-1·K-1,则:
(1)在此条件下该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)据本题反应数据分析,温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(3)若温度能决定反应方向,则该反应自发进行的最低温度为________K(结果保留一位小数)。
答案 (1)不能 (2)能 (3)1111.6
解析 (1)ΔG=ΔH-TΔS=178.3 kJ·mol-1-298.15 K×160.4×10-3 kJ·mol-1·K-1≈130.5 kJ·mol-1>0,所以该反应不能自发进行。
(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0,所以根据ΔG=ΔH-TΔS可知,在温度较高的时候,ΔG可能小于0。
(3)根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应可自发进行,则有:T>≈1111.6 K。
[课时分层练]
(建议用时:40分钟)
[学习·理解]
1.下列过程是自发的是( )
A.雷电固氮
B.热水变冷水
C.植物的光合作用
D.工业上用NaCl和水制备NaOH、Cl2和H2
答案 B
解析 雷电固氮是N2和O2借助雷电这一外力生成NO,是非自发的;热水变冷水能量降低,是自发的;植物的光合作用是CO2和H2O在叶绿素的作用下借助光能转化为糖类和O2,是非自发的;工业上用NaCl和水制备NaOH、Cl2和H2是电解饱和食盐水,借助电能,是非自发的。
[重难点拨] 自发过程的特点
(1)具有方向性,即该过程的某个方向在