(讲义)专题2 第2单元 基础课时11 化学反应的方向-【提分教练】2023-2024学年新教材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 基础课时11　化学反应的方向 1．通过了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 2．通过三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。 一、自发过程和自发反应 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。 (2)特点 ①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 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。 2．自发反应 (1)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。 (2)自发反应的特征。 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。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)自发过程不需任何条件就能发生 (×) (2)室温下冰变成水属于自发过程 (√) (3)水由高处向低处流属于自发过程 (√) (4)能自发进行的反应速率一定很大 (×) 二、化学反应进行方向的判据 1．反应焓变与反应方向 (1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系。 ①多数放热反应是自发进行的。 如：燃烧反应、中和反应等。 ②有不少吸热的反应也能自发进行。 如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH>0 ③还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。 如：CaCO3(g)CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0 2．反应熵变与反应方向 (1)熵：用来量度体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大，符号为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大，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。 (4)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。 如：2KClO32KCl＋3O2↑； CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。 ②有些熵减的反应也可以自发进行。 如：Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)。 3．焓变与熵变对反应方向的共同影响 (1)复合判据为体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)，综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。 (2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行，直到达平衡状态。 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应能自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 ③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。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)放热反应一定能自发进行 (×) (2)同种物质不同状态时熵值不同，气态时最大 (√) (3)熵增的反应一定能自发进行 (×) (4)自发反应在任何条件下均可发生 (×) (5)过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率 (×) 化学反应进行的方向 材料1　盐酸与NaOH溶液混合后可以自发生成NaCl与水，而将NaCl固体放入水中却不能自发生成盐酸和NaOH，因为前者为放热反应；热水会自发变凉，凉水不能自发变热，因为前者为放热过程。但并不是所有的放热反应(过程)都是自发进行的。 材料2　熵的由来 1923年，德国物理学家普朗克来南京国立第四中山大学讲学，我国著名的物理学家胡刚复教授担任翻译，他根据“entropy”为热量与温度之商，而且这个概念与“火”有关，就在“商”上另加火旁，构成一个新字“熵”，从此为浩瀚的汉字库中增加了一个新字。 [问题1]　某同学做Na2CO3、NaHCO3分别与盐酸反应的实验，并用温度计测量反应后的温度，得出Na2CO3与盐酸的反应为放热反应，NaHCO3与盐酸的反应为吸热反应。分析Na2CO3与盐酸的反应为什么自发进行？ [提示]　与反应焓变有关，能量降低是该反应自发进行的重要因素之一。 [问题2]　分析为什么NaHCO3与盐酸的反应在室温下也是自发进行？ [提示]　虽然是吸热反应，但NaHCO3与HCl的反应在反应前后混乱度即熵增大，这是该反应得以自发进