第2章 第3节 化学反应的方向（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学 选择性必修1（人教版2019 不定项版）

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。 3．能结合具体事例说明反应自发进行的方向。 1．证据推理与模型认知：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。 2．科学态度与社会责任：结合焓变、熵变判断自发反应进行的方向，认识事物的发展、变化常常受多种因素制约。 [对应学生用书P44] 一、自发过程和自发反应 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助外力(如光、电等)，就能自发进行的过程。 (2)特点：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。 (3)示例：高山流水、花香四溢、冰雪融化等。 2．自发反应 (1)含义：在给定的条件下，能自发进行到显著程度的化学反应，称为自发反应。 (2)特点：自发反应具有方向性，即在一定条件下反应的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行。 二、化学反应进行方向的判断 1．焓变(ΔH)与反应进行的方向 (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)不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向。 2．熵变(ΔS)与反应进行的方向 (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事实上，只有孤立体系或者绝热体系，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(G)与化学反应的方向 (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。即： 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。 ◆概念辨析 自发反应和非自发反应 (1)自发反应实际上不一定能够发生，且发生时反应速率也不一定大。 (2)非自发反应在一定条件下也可能发生。 (3)自发反应是化学变化，自发过程可以是物理过程，也可以是化学变化。 ◆深度剖析 影响熵(S)大小的因素 (1)同一条件下，不同物质的熵值不同。 (2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关：S(g)＞S(l)＞S(s)。 (3)熵与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 ◆拓展延伸 熵变规律 (1)对于有气体参与(可以是反应物或生成物)且气体总物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增(ΔS＞0)的反应。 (2)对于气体总物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减(ΔS＜0)的反应。 ◆要点图解 自发反应与焓变、熵变的关系 从能量角度分析，自发反应受ΔH、ΔS共同影响，还要考虑反应温度(T)，当ΔH－TΔS＜0时，反应能自发进行。 [对应学生用书P45] 探究__化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系 实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上一种方法是利用CO2生产燃料甲醇(CH3OH)，反应原理为CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0。 [问题设计] (1)分析上述反应的特点，判断该反应中熵值的变化。 提示：该反应的正向是气体总体积减小的反应，体系的混乱度减小，则ΔS＜0。 (2)试从焓变和熵变角度并推测上述反应的发生进行的条件。 提示：该反应的正反应是熵减的放热反应，ΔH＜0、ΔS＜0；若该反应能自发进行，要满足ΔH－TΔS＜0，推测该反应在低温下自发进行，高温下非自发进行。 1．根据ΔH、ΔS综合判断反应自发进行的方向 一般低温时ΔH的影响为主，高温时ΔS的影响为主，而温度影响的大小要视ΔH、ΔS的数值而定。 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： 【例1】 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