第二章 第三节　化学反应的方向 -【优化探究】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1同步导学案配套教参（人教版，单选）

第三节　化学反应的方向 　化学反应方向的判断 授课提示：对应学生用书第40页 一、化学反应的方向与焓变的关系 1．依据下表事实分析反应进行的方向与ΔH之间的关系 化学反应 ΔH 能否自发进行 H2(g)＋O2(g)===H2O(l)； Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s) <0 能 Ba(OH)2 ·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2 ＋2NH3·H2O ＋8H2O； 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)； (NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) >0 能 2.自发反应与焓变的关系 大多数放热反应可以自发进行，但有些吸热反应也能自发进行。因此，不能只根据放热或吸热来判断化学反应的方向。 二、化学反应的方向与熵变的关系 1．熵(符号为S)：用来度量体系混乱程度的物理量。对于同一种物质，不同状态时熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。气体的物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 2．依据下表事实分析反应进行的方向与ΔS之间的关系 化学反应 ΔS 能否自发进行 Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)； 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) >0 能 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)； 4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s) <0 能 3.自发反应与熵变的关系 大多数熵增的反应可以自发进行，但有些熵减的反应也能自发进行。因此，不能只根据熵增或熵减来判断化学反应的方向。 三、自由能(G)与化学反应的方向 1．利用ΔG＝ΔH－TΔS判断化学反应自发性 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．应用局限：综合考虑焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向，但不能确定反应是否一定发生及发生的速率。 判断下列说法是否正确，正确的画“√”，不正确的画“×”。 1．所有能发生的化学反应都是自发反应。(×) 2．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的。(×) 授课提示：对应学生用书第41页 　已知甲烷隔绝空气在不同温度下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，在图书馆查到如下热力学数据： CH4(g)―→C(s)＋2H2(g)　ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)＝＋80.674 J·mol-1·K-1； 2CH4(g)―→C2H2(g)＋3H2(g)　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。 问题1：判断反应①是高温自发还是低温自发？ 答案：因反应①的ΔH>0，ΔS>0，只有升高温度，才能使ΔH－TΔS<0，故该反应是高温自发。 问题2：判断上述反应自发进行由焓变还是熵变决定？ 答案：题述反应皆为熵增的反应，熵增有利于反应的自发进行。 问题3：通过计算判断反应①在常温下能否自发进行。 答案：ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol-1－298 K×80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1≈50.807 kJ·mol-1，该反应在常温下不能自发进行。 1．判据：ΔG＝ΔH－TΔS 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行受反应的焓变和熵变的共同影响。 ΔH－TΔS是在温度、压强一定的条件下判断反应能否自发进行的依据。 (1)符号判断法 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 举例 － ＋ 负值 在任何温度下反应都能自发进行 H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ＋ － 正值 在任何温度下反应都不能自发进行 2CO(g)===2C(s)＋O2(g) ＋ ＋ 低温为正； 高温为负 低温下反应不能自发进行；高温下反应能自发进行 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) － － 低温为负； 高温为正 低温下反应能自发进行；高温下反应不能自发进行 NH3(g)＋HCl(g)=== NH4Cl(s) (2)象限判断法 2．当焓变和熵变的影响相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一种因素占主导地位。可能是焓变起决定性作用，大多数放热反应是自发反应；可能是熵变起决定性作用，大多数熵增的反应是自发反应。 3．过程的自发性只是一种趋势，只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生，也不能判断反应的快慢。 1