第5讲 化学反应的方向-【创新讲义】2023-2024高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修1）

第五讲 化学反应的方向 1.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.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。 前边我们学习了衡量化学反应快慢的物理量化学反应速率，在此基础上进一步掌握了化学反应的限度-化学平衡，本节课讲详细的阐述了化学反应的方向问题，其中化学反应进行方向的三个判据属于难点。 知识点一：自发过程和自发反应 一、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。例如，水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。 二、自发反应 有些化学反应也是自发进行的，而且具有方向性。 三、总结 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 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 (2)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 例1.下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 例2. 下列说法正确的是(　　) A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0 练习1.下列反应属于非自发反应的是(　　) A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 练习2.已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 知识点二：化学反应自发进行方向的判据 一、焓判据——自发反应与焓变的关系： 多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有很多吸热反应也能自发进行。因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 二、熵判据 1.熵 （1）定义：熵是衡量体系混乱度大小的物理量。 （2）符号和单位：S，常用单位：J/(mol·K) （3）影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大 ①与物质的量的关系：物质的量越大→粒子数越多→熵值越大 ②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s) ③不同物质熵值的关系：I、物质组成越复杂→熵值越大 II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多→熵值越大 2.熵变 （1）定义：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS （2）计算公式：ΔS=生成物总熵-反应物总熵 3.熵判据——自发反应与熵变的关系 多数能自发进行的化学反应是熵增的反应。熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进 行的唯一因素。因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。 三、自由能与化学反应的方向 1.自由能与化学反应的方向：在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为ΔG，单位为kJ/mol）的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：即ΔG=ΔH-TΔS。这时，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： 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。 2.综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况： 焓变 熵变 化学反应能否自发进行 ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行 ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行 ΔH<0 ΔS<0