2.1 化学反应的方向 学案 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

2.1 化学反应的方向 【学习目标】 1.了解焓变与熵变的含义,理解焓变、熵变与反应方向的关系,能举出反应的实例,体会反应的特点。 2.学会运用关系式ΔG=ΔH-TΔS判断反应的方向,能综合运用焓变与熵变判断反应能否自发进行。 【自主预习】 一、反应焓变与反应方向 1.自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下,不借助外部力量就能自发进行的过程 在给定的条件下,可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有　　　　,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　　　　　  举例 高山流水、自由落体、冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)非自发过程要想发生,必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 2.反应焓变与反应方向的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH　　　　0的反应。  (2)有些ΔH　　　　0的反应也能自发进行。  (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否　　　　进行。  二、反应熵变与反应方向 1.熵 (1)概念:描述体系　　　　的一个物理量,符号为　　　　,单位是J· mol-1·K-1。  (2)特点:体系的无序程度越大,体系的熵值就　　　　。  (3)影响因素 ①同一物质:S(高温)>S(低温),S(g)　　　　S(l)　　　　S(s)。  ②不同物质:相同条件下不同物质具有不同的熵值,分子结构越复杂,熵值越大。 ③S(混合物)　　　　S(纯净物)。  2.反应熵变 3.反应熵变与反应方向 (1)二者关系 (2)结论:不能仅用反应　　　来判断反应能否自发进行。  【微点拨】 (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。 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 1.综合判断 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断,判据为　　　　。  (1)判断方法 (2)文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,自发反应总是向着ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。 2.用ΔG=ΔH-TΔS判断反应自发进行的可能性 化学反应 ΔH/(kJ·mol-1) ΔS/(J· mol-1·K-1) ΔG的大小 (与0比较) 能否正向自发进行 2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g) -78.03 +494.4 ΔG一定小于0 任何温度下都能正向自发进行 CO(g)C(s,石墨)+O2(g) +110.5 -89.4 ΔG一定大于0 任何温度下都不能正向自发进行 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s) -444.3 -280.1 低温时ΔG<0 低温下能正向自发进行 CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) +178.2 +169.6 高温时ΔG<0 高温下能正向自发进行 注:假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化。 3.ΔH-TΔS判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应,不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下反应　　　　　　　,并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否　　　。  【微点拨】 在ΔH和ΔS确定的情况下,温度有可能对反应的方向起决定作用。 【参考答案】一、1.方向性　不能自发进行 2.(1)<　(2)>　(3)自发 二、1.(1)无序程度　S　(2)越大　(3)①>　>　③> 2.反应产物的总熵　反应物的总熵　3.(1)增加　减小　(2)熵变 三、1.ΔH-TΔS　(1)<　=　> 3.(2)正向自发进行的趋势　实际发生 【效果检测】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)所有能够自发进行的化学反应都是放热反应。 (　　) (2)自发反应在任何条件下都能发生。 (　　) (3)同一种物质的固、液、气三种状态的熵值相同。 (　　) (4)非自发过程在一定条件下可能变成自发过程。 (　　) (5)需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程。 (　　) (6)ΔH>0、ΔS<0的反应,任何温度下都不能自发进行。 (　　) (7)反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0。 (　　) (8)2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)在室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0。 (　　) 【答案】(1)×　(2)×　(3