(讲义)第2章 第3节 基础课时7 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(人教版2019)

第三节　化学反应的方向 基础课时7　化学反应的方向 1．了解自发过程和化学反应的自发性。 2．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 一、自发过程与自发反应的比较 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进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？ [提示]　不是。如H2和O2反应需要点燃。 下列不属于自发进行的变化是(　　) A．红墨水加到清水中使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水 C．水电解生成氢气和氧气 D．铁器在潮湿的空气中生锈 C　[红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化成水、铁器在潮湿的空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D项均属于自发进行的变化，而水电解生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项不属于自发进行的变化。] 二、化学反应的方向与焓变的关系 1．分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系 (1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)，燃烧反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进行。 (2)Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)，该反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进行。 (3)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。 2．自发反应与焓变的关系 大多数放热反应是可以自发进行的，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素。 下列过程的方向能用焓判据判断的是(　　) A．湿的衣服经过晾晒变干 B．硝酸铵溶于水 C．水蒸气凝结成水 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0 C　[湿的衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变为水蒸气的过程，不能用焓判据判断；硝酸铵溶于水为熵增加的过程，不能用焓判据判断；水蒸气凝结为水放出热量，可用焓判据判断；CaCO3分解为吸热反应，不能用焓判据判断。] 三、化学反应的方向与熵变的关系 1．熵的含义 自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。 2．影响熵大小的因素 (1)同一条件下，不同的物质熵值不同。 (2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。 (3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 3．反应熵变与反应方向 (1)二者关系 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。 微点拨：熵变正、负的判断 ①物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。②气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。③气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是(　　) A．化学反应的熵变与反应的方向无关 B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向 C．熵值增大的反应都是混乱度增大的反应 D．能自发进行的反应熵值都增大 C　[A项，化学反应有利于向熵增方向自发进行，故A错；B项，熵变不是判断化学反应方向的唯一判据，故B错；D项，能自发进行的反应也有熵减的反应，如NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)，故D错。] 判断化学反应方向的依据 汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代化城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。 [问题1]　阅读材料分析如何判断上述反应能否自发进行？你需要知道哪些物理量？ [提示]　可以利用反应的焓变和熵变来判断反应能否自发进行。 [问题2]　汽车中的尾气处理装置中都使用了催化剂。其他条件不变，使用催化剂能改变化学反应的方向吗？ [提示]　使用催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但是不能改变化学反应进行的方向。 1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。 2．熵判