2.3、2.4 化学反应的方向、化学反应的调控-【2小时巩固提升】2023-2024学年高二化学同步精品讲义+课时作业（人教版2019选择性必修1）

第二章 化学反应速率与化学平衡 第3、4节 化学反应的方向、化学反应的调控 1.知道化学反应的方向的判断方法 2.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 知识点一 化学反应的方向 知识点二 化学反应的调控 知识点三 化学平衡图像 知识点一 化学反应的方向 一、自发过程与自发反应的比较 1.存在 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不需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 2．特点 (1)体系有自发从高能状态向低能状态转变的倾向； (2)体系有自发向混乱度增加(即熵增，ΔS>0)的方向转变的倾向。 二、化学反应的方向的判据 1．焓判据 放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。 2．熵判据 (1)熵：用来度量体系混乱程度的物理量。符号为S。熵值越大，混乱程度越大。 同一物质：气态熵值S(g)>液态熵值S(l)>固态熵值S(s)。 (2)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增加，即熵变(符号ΔS)>0。 (3)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．自由能与化学反应的方向 (1)自由能：符号G，单位kJ/mol，公式ΔG＝ΔH-TΔS。 (2)判断依据：ΔG<0，反应能自发进行；ΔG＝0，反应处于平衡状态；ΔG>0，反应不能自发进行。 当ΔH<0，ΔS>0，即ΔG<0，反应自发进行。 当ΔH>0，ΔS<0，即ΔG>0，反应不能自发进行。 当ΔH>0，ΔS>0，或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下，可使ΔG＝0，即反应达到平衡状态。 【注意】 1.大多数放热反应是自发反应，但是有些吸热反应也能自发进行，焓判据有局限性。 2.大多数熵增反应属于自发反应，但是有些熵减反应也能自发进行，熵判据有局限性。 3.判据ΔH－TΔS<0说明在一定温度和压强下反应有自发进行的趋势，不能说明在该条件下反应能否实际发生。反应能否发生还要看具体反应条件，例如：涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但是只有后者可以发生腐蚀。 【例】已知298 K、101 kPa时，下列说法不正确的是(　　) 反应1：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH1＝－1 648 kJ·mol－1 反应2：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393 kJ·mol－1 反应3：2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s)　ΔH3＝－1 480 kJ·mol－1 反应4：2FeCO3(s)＋O2(g)===2CO2(g)＋Fe2O3(s)　ΔH4 A．上述反应1、2、3、4在热力学上自发进行的趋势都很大 B．反应1和3在较低温度下能自发进行，反应4是熵增反应 C．反应的自发性可以用于判断反应的方向，但不能确定反应发生的速率 D．反应1表示铁在氧气中燃烧的热化学方程式 【变式1】下列内容与结论相对应的是(　 　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 该过程的ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 反应在任何温度下都不能自发进行 【变式2】下列有关说法不正确的是(　 　) A．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 C．一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0 D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 知识点二 化学反应的调控 一、合成氨反应的限度、速率 1．合成氨反应的特点 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。 (1)可逆性：反应为可逆反应。 (2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应。 (3)焓变：ΔH<0，