第10课 化学反应的方向-2023年新高二化学暑假自主学习课程导航（人教版2019选择性必修1）

第10课 化学反应的方向 [学习目标] 明课程标准 扣核心素养 1.知道化学反应是有方向的，了解焓变和熵变的概念。 2．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.证据推理与模型认知：能从焓变、熵变和自由能角度建立判断化学反应自发进行方向的思维模型，能通过定性分析和定量计算推出合理的结论。 2．变化观念和平衡思想：认识反应条件对化学反应的影响，能根据实验现象和数据概括自发反应的条件、特征和规律。 [学习过程] 仔细阅读教材，思考下列问题： 1．自发过程与自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，______________________就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以___________进行到显著程度的化学反应 特征 具有___________，即某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向在该条件下肯定是______________________的 举例 高山流水，自由落体运动 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功，如水力发电 (2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池 (3)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 2．自发过程的特点 (1)体系趋向于从___________状态转变为___________状态。 (2)体系趋向于从___________体系转变为___________体系。 [注意] (1)一定条件下，如果一个过程是自发的，则其逆过程在相同条件下就是非自发的。 (2)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 问题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．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰 问题2．下列说法中正确的是(　　) A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B．非自发进行的反应一定不可能发生反应 C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应 问题3．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＝－802.3 kJ·mol－1 ②氢气和氧气反应：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。 [探究] 1．对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发进行？ 2．对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓变有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？ 3．合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。根据焓判据分析298 K下该反应是否能自发进行？根据熵判据呢？ [知识精讲] 1．化学反应进行的方向与焓变的关系 (1)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系 ①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)，燃烧反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进行。 ②Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)，该反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进行。 ③(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1，该反应在常温下能自发进行。 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。 (2)自发反应与焓变的关系 大多数放热反应可以自发进行，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向的有关因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．化学反应进行的方向与熵变的关系 (1)熵的概念 熵是衡量体系混乱度大小的物理量，符号为S，熵值越大，体系的混乱度越大。 (2)影响熵(S)大小的因素 ①同一物质的熵在不同状态下熵值不同： S(g)>S(l)>S(s)。 ②熵值与物质的量的关系： 物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 (3)熵变 ①概念：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS。 ②熵变规律 a．物质由固态―→液态―→气态的过程为熵增的过程，ΔS>0，反之为熵减的过程，ΔS<0。 b．气体物质的量增大的反应是熵增大的反应，ΔS>0；气体物质的量减小的反应是熵减小的反应，ΔS<0。 (4)ΔS与反应方向的关系 ①很多熵增的反应是自发进行的，例如：Zn