专题06 化学反应的方向（教材深度精讲）-【核心素养系列】2023-2024学年高二化学知识整合讲练（人教版2019选择性必修1）

专题06 化学反应的方向（教材深度精讲） 【核心素养分析】 1.证据推理与模型认知：了解到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：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应 自发性研究重要意义的认识。 【知识导图】 【目标导航】 1.了解自发反应的焓判据 2.了解混乱度熵的概念及嫡增原理 3.根据反应的焓变和熵变两个判据，判断反应自发进行的可能性： 4.了解根据吉布斯自由能变判定化学反应的方向。 【重难点精讲】 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，就能自发进行的过程。 （2）特征：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）举例：高山流水，自由落体，冰雪融化，电流总是从电势高的地方向电电势低的地方流动，钢铁生锈。 2．自发反应 （1）含义：在温度和压强一定的条件下无需借助外力就能自发进行的反应称为自发反应。 （2）特点： ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 （3）举例：钢铁生锈，Zn与CuSO4溶液反应生成Cu。 3、自发过程和自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 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 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 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 。 【易错提醒】①自发过程可以是物理过程，不一定是处自发反应，而自发反应一定是自发过程。 ②某些自发反应需要在一定条件下才能自发进行，非自发反应具备一定条件下也能自发进行。 ③一般地，如果一个过程是自发的，其逆过程在相同条件下就是非自发的。 二、化学反应方向与焓变的关系 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，这就是 焓判据 。 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，故不能根据放热或吸热来判断反应方向。 ③有些吸热反应在常温下不能自发进行，但在较高温度能自发进行，如碳酸钙在高温下就能自发进行。 ④只用焓判据判断反应是否自发不全面。 【易错提醒】自发反应与反应条件没有必然联系。如许多自发反应在常温常压下就能进行，但有些自发反应在常温常压下就不能进行，如酒精的燃烧就要点燃。 三、化学反应方向与熵变的关系 1．熵、熵变的概念 （1）熵：衡量体系混乱和度的物理量，符号为S,单位为：J·mol－1·K－1。 （2）熵变：生成物与反应物熵值之差，符号为△S。 2．熵值大小 （1）同一条件下，不同的物质熵值不同。 （2）体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 （3）同一物质的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。 （4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵值越大 （5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 3．熵变与反应的方向 ①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物） 变化过程 熵变 反应类型 增体反应 △S＞0 熵增反应 减体反应 △S＜0 熵减反应 盐的溶解 △S＞0 熵增反应 电离过程 △S＞0 熵增反应 ②熵判据：体系有自发地向混乱度 增加 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 熵变 来判断反应进行的方向。 ③有些熵减的反应也能自发进行，如铝热反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有孤立体系或绝热体系，才能用熵增来判断反应方向。 四、化学反应方向与自由能 1．自由能变化：符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 2．自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变有关，还与温度有关。 3．反应方向与自由能的关系 （1）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，反应处于平衡状态； ③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。 【易错提醒】①适用条件：恒温恒压；②局