第2章 第3节 化学反应的方向-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修1人教版（教师用书）

第三节　化学反应的方向 1．了解自发过程和化学反应的自发性。 2．通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。 3．初步了解焓变和熵变对化学反应进行方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应进行的方向，培养学生“变化观念与平衡思想”的学科素养。 知识点一　自发过程和自发反应 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__ 举例 高山流水，自由落体 钢铁生锈 [思考探究] 把体系从不平衡状态自发地移向平衡状态的过程称为自发过程。在没有外界影响下，这个过程不可逆转，故自发过程又叫不可逆过程。有如下三个操作(或示意图)。 以上三个操作都是自发过程吗？都是自发反应吗？ 提示　都是自发过程，图2和图3都属于自发反应。 [归纳提升] 自发过程的特点 1．体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 2．体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 [名师点拨] (1)一定条件下，如果一个过程是自发的，则其逆过程在相同条件下就是非自发的。 (2)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 1．下列关于自发反应的叙述中，正确的是(　　) A．自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的 B．铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应 C．自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程 D．自发反应与外界条件无关 答案　C 2．过程自发性的作用是(　　) A．判断过程的方向 B．确定过程是否一定会发生 C．判断过程发生的速率 D．判断过程的热效应 答案　A 3．下列过程是非自发进行的是(　　) A．水由高处向低处流 B．氯气和溴化钾溶液的反应 C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰 解析　D　水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选；氯气的氧化性比溴强，氯气能够与KBr溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，故B不选；铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，故C不选；室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，故D选。 知识点二　化学反应方向的判断 1．焓判据 (1)含义 (2)应用 由焓判据可知：__放热__反应具有自发进行的倾向。 (3)局限性 例如，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，即有些__吸热__反应也可自发进行。 2．熵变判据 (1)熵与熵变 ①熵 概念：衡量体系混乱度的物理量，其符号为S，单位为J·mol－1·K－1。 特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 影响因素：a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)；b.相同条件下，不同的物质一般具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值越大。c.S(混合物)>S(纯净物) ②熵变 概念：反应产物总熵和反应物总熵之差。 计算式：ΔS＝∑S(反应产物)－ ∑S(反应物) (2)熵变与化学反应进行方向的关系 ①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如 Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)； 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ②有些熵减的反应也可以自发进行，如： 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)； 4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s) 结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。 3．复合判据 综合考虑__焓判据__和__熵判据__的复合判据，更适合所有的反应，只根据一个方面判断化学反应进行的方向是不全面的。 [思考探究] 以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.31 kJ·mol－1 ②氢气与氧气反应：2H2(g)＋O2(g)2H2O(l) 　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ③钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－368 kJ·mol－1 ④硝酸铵溶于水要吸热 ⑤冰融化要吸热 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀 (1)对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发？ (2)对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？ (3)综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么？ 提示　(1)①②③这三个化学反应都是放热反应，ΔH<0。 (2)熵是用于描述体系混乱度的物理量，熵变是用来描述混乱度变化的物理量，④⑤⑥与熵变有关