专题2 第二单元 第1课时 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（苏教版2019）

第二单元|化学反应的方向与限度 第1课时　化学反应的方向 一、自发过程和自发反应 自发过程 含义 在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程 [微辨析]　自发过程与自发反应的区别 自发过程可能是物理过程也可能是化学变化过程，但是自发反应一定是化学变化过程。 特点 ①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 ②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向 自发反应 定义 在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应 特征 ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系 二、化学反应方向的判断 焓变与反应方向 理论基础 放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向 [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。 规律 结论 反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素 熵变与反应方向 熵 概念 衡量一个体系混乱度的的物理量，其符号为S 意义 熵值越大，体系混乱度越大 熵变 概念 反应产物总熵和反应物总熵之差，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 熵变与反应方向 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 体系有自发地向熵增的方向转变的倾向，熵变是影响反应自发进行的一个因素，但不是唯一因素 焓变、熵变与反应方向的判断 体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，仅仅利用ΔH或ΔS的数值，都不能判断某反应是否自发，必须综合考虑反应的焓变和熵变的大小 　　　　　　　　　　　　　　　　 [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应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．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] 判断反应方向的方法 1．能量判据又称焓判据 ΔH<0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要ΔH<0。 2．熵判据 ΔS>0，有利于反应自发进行，但自发反应不一定要ΔS>0。 3．用焓变和熵变的综合判据 (1)根据公式：ΔH－TΔS (2)依据符号判断 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下反应都能自发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下反应都不能自发进行 ＋ ＋ 低温为正 低温下反应不能自发进行 高温为负 高温下反应能自发进行 － － 低温为负 低温下反应能自发进行 高温为正 高温下反应不能自发进行 (3)依据象限判断 俗话说“雷雨发庄稼，一场雷雨一场肥”，自然界中的