专题突破11 化学反应的方向和调控-【尖子生系列】2023-2024学年高二化学同步重难点专题突破（人教版2019选择性必修1）

2023-2024学年 选择性必修1(人教版2019) 第二章 化学反应速率与化学平衡 化学反应的方向和调控 1 突破点1:化学反应方向的判断 重难归纳 1.化学反应方向与焓变的关系。 (1)能自发进行的反应多数为放热反应(ΔH<0)。例如: NaOH(aq)+HCl(aq)══NaCl(aq)+H2O(l), 2Na(s)+2H2O(l)══2NaOH(aq)+H2(g), CaO(s)+H2O(l)══Ca(OH)2(aq)。 (2)有些吸热反应在一定条件下也能自发进行(ΔH>0)。例如: 2N2O5(g)══4NO2(g)+O2(g), NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)══CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l), CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g)。 (3)结论。 ①化学反应的方向与反应的焓变有关,但不能只根据焓变判断反应的方向。 ②大多数放热反应能自发进行。 ③能自发进行的吸热反应,体系的混乱程度一定增大(即熵增)。 2.化学反应方向与熵变的关系。 (1)许多熵增的反应在一定条件下可以自发进行。例如, 2H2O2(aq)══2H2O(l)+O2(g), CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g), C(s,石墨)+H2O(g)══CO(g)+H2(g)。 (2)有些熵减的反应,在一定条件下也可以自发进行。例如, NH3(g)+HCl(g)══NH4Cl(s), Ca(OH)2(aq)+CO2(g)══CaCO3(s)+H2O(l)。 (3)结论。 ①化学反应的方向与反应的熵变有关,但不能只根据熵变判断反应的方向。 ②熵增且放热的化学反应能自发进行。 ③能自发进行的熵减的化学反应,一定是放热反应。 3.自由能判据。 在等温、等压条件下的封闭体系中,可用ΔG的值来判断反应能否自发进行。 ΔG=ΔH-TΔS<0,反应能自发进行; ΔG=ΔH-TΔS=0,反应处于平衡状态; ΔG=ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。 温度与反应方向的关系: 典例剖析 已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下,下列反应不能自发进行的是(　　)。 A.2O3(g)══3O2(g)　ΔH<0 B.2CO(g)══2C(s)+O2(g)　ΔH>0 C.N2(g)+3H2(g)══2NH3(g)　ΔH<0 D.CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0 答案:B 解析:A项,ΔH<0,ΔS>0的反应一定能自发进行;B项, ΔH>0,ΔS<0的反应一定不能自发进行;C项,反应是ΔH<0, ΔS<0的反应,一定条件下可以自发进行;D项,反应是ΔH>0, ΔS>0的反应,一定条件下可以自发进行。 方法归纳 化学反应方向的判断 在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与焓变有关,又与熵变有关。 (1)在恒温、恒压条件下,反应能否自发进行,由ΔG=ΔH-TΔS的值来决定。 (2)复合判据只适用于判断恒温、恒压条件下的反应能否自发进行,不适用于判断其他条件。 (3)反应的自发性只能用于判断反应的方向性,反应是否能实现,还要看具体的条件。过程的自发性只是一种趋势,过程要发生,必须具备一定的条件。 [变式训练1]下列说法不正确的是(　　)。 A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,放热反应具有自发进行的倾向 B.在同一条件下物质有不同的熵值,其体系的混乱程度越大,熵值越大 C.自发反应是指不需要条件就能发生的反应 D.一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关 答案:C 解析:ΔH-TΔS<0,反应能自发进行,一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关,焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,放热反应具有自发进行的倾向,但不一定自发,A、D两项正确;根据熵增原理,体系的混乱程度越大,熵值越大,B项正确;有的自发反应需要在一定条件下才能发生,C项错误。 [变式训练2]某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1,ΔS=-431 J·mol-1·K-1,则以下关于此反应的自发性描述中正确的是(　　)。 A.在任何温度下都能自发进行 B.仅在低温下能自发进行 C.仅在高温下能自发进行 D.在任何温度下都不能自发进行 答案:B 解析:ΔH<0,ΔS<0时,低温有利于自发进行。 易错提醒 (1)一般来说,如果一个过程是自发的,则其逆过程往往是非自发的。 (2)自发反应和非自发反应是可能相互转化的,某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应,如2NO(g)+O2(g)══2NO2(g)是常温下的自发反应,而在高温条件下其逆反应是自发反应。 (3)过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生以及过程发生的速率,如涂有防锈漆和未涂有防锈漆的铜制品器