内容正文:
第三节 化学反应的方向
1.结合学过的化学反应实例,了解自发反应和非自发反应的含义。
2.通过“有序”和“无序”的对比,了解熵和熵变的意义。
3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变和熵变解释化学反应的方向,培养证据推理与模型认知能力。
知识点 化学反应的方向
1.自发过程:自然界有一些过程是自发进行的,而且是有方向性的。如:水由高处流向低处。
2.自发反应:有些化学反应也是自发进行的,而且有 。
3.化学反应的自发性与反应焓变的关系
(1)放热反应:绝大多数都能 ,且反应放出的热量越多,体系能量降低得也越多,反应越完全。
(2)吸热反应:有些也能自发进行。
(3)结论:反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。
4.化学反应的自发性与熵变的关系
(1)熵
熵是衡量一个体系 的物理量,即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度 ,体系越无序,体系的熵就 。熵的符号为S。
(2)物质熵大小的判断
物质的存在状态:对于同一物质,等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关,气态时熵值 ,固态时熵值 ,而液态时介于二者之间,物质的状态与熵大小的关系:S(g)>S(l)>S(s)。
(3)熵变与反应方向
①含义:大多数自发反应有趋向于体系混乱度 的倾向,导致体系的熵 。
②规律:大多数 的反应都能自发进行。
③局限性:少数 的反应在一定条件下也可以自发进行,如-10 ℃的液态水自动结冰、NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)。
④结论:熵变是影响反应自发进行的因素之一,但不是唯一因素。
5.自由能与化学反应的方向
体系的自由能变化(符号ΔG,单位kJ·mol-1)综合考虑了 和 对体系的影响,可用于判断化学反应自发进行的方向,表达式为ΔG= 。在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔG 0的方向进行。
探究任务 判断化学反应方向的依据
1.焓判据:放热过程中体系能量降低,△H<0,反应具有自发进行的倾向。
2.熵判据:在密闭条件下,体系有自发地向混乱度增加(△S>0)的方向转变的倾向。
3.复合判据
(1)判据
(2)温度对反应方向的影响
【典例1】对于化学反应能否自发进行,下列说法中错误的是( )
A.若ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行
B.若ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行
C.若ΔH>0,ΔS>0,低温时可自发进行
D.若ΔH<0,ΔS<0,低温时可自发进行
【变式训练】 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
1.研究过程自发性的目的是( )
A.判断过程的方向 B.确定过程是否一定发生
C.判断过程发生的速率 D.判断过程的热效应
2. 下列反应中,在一定温度下,属于自发进行的吸热反应的是( )
A.NaOH与HCl反应
B.CO与O2点燃
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
D.SO3与H2O反应
3. 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
4. 反应CH3OH(l)+NH3(g)=CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发向右进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·mol-1,该温度下|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,则下列选项中正确的是( )
A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0
B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0
C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0
D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0
5. 某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1,ΔS=+231 J·mol-1·K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行( )
A.在任何温度下都能自发进行
B.在任何温度下都不能自发进行
C.仅在高温下自发进行
D.仅在低温下自发进行
6.判断下列反应的熵值的变化,在每小题后面的横线上填上“增大”“减小”或“无明显变化”。
(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(l) 。
(2)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) 。
(3)(NH4)2CO3(s)==NH4