2.3化学反应方向 学案 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 第三节 化学反应的方向 【课标要求】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。 【学业水平要求】3-4能利用化学原理和方法解释或解决生产、生活中与化学相关的一些实际问题 【新知学习】 一．自发过程和自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应 特征 体系趋向于从高能状态转变为低能状态，从有序体系转变为无序体系。 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而相反过程却不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 【判断】①自发反应不需要任何条件（ ） ②非自发反应在任何条件下均不能发生（ ） ③同一可逆反应的正逆反应在不同条件下都有自发生的可能（ ） ④水在通电时能生成H2和O2，所以水电解是自发反应（ ） ⑤自发性反应的速率快（ ） 二．焓判据 1、化学反应进行的方向与ΔH之间的关系 下列反应在一定条件下都能自发进行，这些反应的共同点是什么？ 共同特点 (1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝—285.8 kJ·mol－1 (2)Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)　ΔH＝—216.8 kJ·mol－1 ΔH<0即放热反应 结论 放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，ΔH<0有利于反应自发进行 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，一些氧化还原反应等 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 NaHCO3(s) +HCl(aq) === NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l) △H＝+31.4kJ/mol 结论：反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 三．熵判据 1、熵：熵是衡量体系混乱度大小的物理量。符号：S 常用单位：J/(mol·K) 2、熵变: ΔS=生成物总熵-反应物总熵 【例题】下列反应△S>0的是（ ） A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) B．2CO(g)=2C(s)+O2(g) C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 3、影响熵大小的因素 混乱度越大→体系越无序→熵值越大 ①与物质的量的关系：气体物质的量越大→分子数越多→熵值越大 ②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s) ③固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程是熵增大 4、熵判据：体系有自发地向混乱度大(即ΔS>0)的方向转变的倾向。 5、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(多是气体分子数目增多的反应) ②有些熵减的反应也可以自发进行，如： 4Fe(OH)2(s) +O2(g) +2H2O(l) ===4Fe(OH)3(s) 结论：事实上，只有孤立体系或绝热体系，自发过程才向着熵增的方向进行 四、自由能与化学反应的方向 1、自由能变化：符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 2、自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变有关，还与温度有关 3、反应方向与自由能的关系：化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 反应热 熵值 反应的自发性 ΔH＜0 ΔS>0 所有温度都自发进行 ΔH＜0 ΔS<0 低温下温度能自发进行 ΔH＞0 ΔS>0 高温下时能自发进行 ΔH＞0 ΔS<0 所有温度下都不能自发进行 五、计算 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)。已知298K时：ΔH=-92.4kJ·mol-1，ΔS=-198.2J·mol-1·K-1。常温(298K)下，能否自发进行？ 【练习】 1. 关于反应CaSO4(g) === CaO (g)+ SO3 (g) ΔH>0，ΔS>0。下列说法正确的是（ ） A．低温下能自发进行 B．任意湿度下都不能自发进行 C．高温下能自发进行 D．任意温度下都能自发进行 2. 焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；反应②：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是（ ） A．反应②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0 B．983K是两个反应主次趋势变化的转折点 C．L1对应反应①