第2章 第1节 化学反应的方向(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第1节 化学反应的方向 一、反应焓变、熵变与反应方向 焓变与反应方向 关系 [微点拨] 产生气体的反应和气体的物质的量增大的反应，反应熵变的数值通常都是正值。 [微思考] 同一物质由“固体→液体→气体”的过程中焓和熵如何变化？ 提示：该过程是能量增加和熵值增加的过程。 结论 反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行 熵变与反应方向 熵 概念 描述体系无序程度的物理量，其符号为S，单位是 J·mol－1·K－1 意义 熵值越大，体系无序程度越大 影响因素 同一物质：S(g)＞S(l)＞S(s) 熵变 概念 反应产物的总熵和反应物的总熵之差，符号为ΔS 正负判断论据 气体体积增大的反应，ΔS＞0 气体体积减小的反应，ΔS＜0 关系 熵增加有利于反应的自发进行。某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行 结论 熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不能仅用熵变来判断反应能否自发进行 二、用焓变与熵变综合判断反应方向 综合判断 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH－TΔS [微规律] 判断反应方向的一般规律 (1)放热、熵增加的反应一定能自发进行。 (2)吸热、熵减小的反应一定不能自发进行。 (3)当反应焓变和熵变的影响相反时： ①如果二者相差悬殊，则某一因素可能占主导地位。 ②如果二者相差不大时，则温度可能对反应方向起决定性作用。 判断方法 文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态 判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应，不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生 　　　　　　　　　　　　　　　　 [新知探究] 化学反应方向的判断 [情境质疑] 墨是中国传统“文房四宝”之一，与笔、纸、砚齐名。一锭佳墨应具有质坚如玉、色泽黑润、落纸如漆、历久不褪并香味浓郁等特点。 墨按原料可分为油烟墨、松烟墨和炭黑墨三类，其中炭黑可以由烷烃分解制备，已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应： ①CH4(g)===C(s)＋2H2(g)， ②2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g)。 某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到了如下热力学数据： 反应①的ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ·mol－1，ΔS(298 K)＝＋80.674 J·mol－1·K－1 反应②的ΔH(298 K)＝＋376.426 kJ·mol－1，ΔS(298 K)＝＋220.211 J·mol－1·K－1 已知焓变和熵变随温度变化很小。 1．判断反应②高温自发还是低温自发？ 提示：ΔH－TΔS＜0时反应才能自发进行，由于反应②的ΔH＞0、ΔS＞0，所以该反应自发进行所需要的温度条件为T＞＝≈1 709.4 K。所以反应②在高温下才能自发进行。 2．通过计算判断反应①在常温下能否自发进行？ 提示：反应①在常温下时，ΔH－TΔS＝＋74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×298 K≈50.807 kJ·mol－1＞0，所以该反应在常温下不能自发进行。 3．制取炭黑的允许温度范围是多少？ 提示：裂解为炭黑和H2时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞927.8 K，即自发裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。裂解为乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3 kJ·mol－1·K－1×T＜0，解得T＞1 709.4 K，即温度高于1 709.4 K时自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度须控制为927.8 K＜T＜1 709.4 K。 4．为了提高甲烷的炭化程度，你认为下面四个温度中最合适的是哪个？ A．905.2 K　　　　　　　 B．927 K C．1 273 K D．2 000 K 提示：为了提高甲烷的炭化程度，应满足两方面要求：①温度应控制在927.8～1 709.4 K；②温度越高，ΔH－TΔS越小，越有利于自发进行，所以选用1 273 K最好。 [生成认知] 反应方向的判断 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永