第3节 化学反应的方向（课件）-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学选择性必修1（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第二章　 化学反应速率与化学平衡 第三节　化学反应的方向 第二章　化学反应速率与化学平衡 不需借助外力 自发 方向性 不能自发 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 自发 吸热的还是放热的 混乱 混乱 S 气态 液态 固态 第二章　化学反应速率与化学平衡 增 > 增加 熵增 熵变 孤立 绝热 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 学习目标 核心素养 1．了解自发过程和化学反应的自发性。 2．通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。 3．初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。 1．宏观辨识：能结合宏观的事实认识自发过程与自发反应。 2．变化观念：通过物质及其变化都有向能量最低和平衡状态变化的趋势，形成物质的变化需要一定的条件，并遵循一定规律的观念。 3．模型认知：能认识到焓判据和熵判据的局限，能用复合判据分析和解决化学问题。 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，____________就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以____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 钢铁生锈 1．下列过程是非自发的是(　　) A．水由高处向低处流 B．天然气的燃烧 C．整齐火柴的散落 D．室温下水结成冰 答案　D 二、化学反应的方向的判据 1．焓判据 大多数放热反应是可以____进行的，可根据化学反应是________________来判断化学反应的方向。 2．熵判据 (1)熵 用来度量体系____程度的物理量。熵值越大，____程度越大。符号为__。同一种物质在____时熵值最大，____时次之，____时最小。 (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__，即熵变(符号ΔS)__0。 (3)熵判据 体系有自发地向混乱度____(即____，ΔS>0)的方向转变的倾向，因此可用____来判断反应进行的方向。事实上，只有____体系或者____体系，自发过程才向着熵增的方向进行。 2．(开封通许一中高二月考)实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是(　　) A．所有的放热反应都是自发进行的 B．所有的自发反应都是放热的 C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素 D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素 解析　多数能自发进行的反应都是放热反应，但并不是所有能自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是自发进行的吸热反应，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素，C正确。 答案　C 要点　化学反应方向的判断 以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.31 kJ·mol－1 ②氢气与氧气反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571．6 kJ·mol－1 ③钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368 kJ·mol－1 ④硝酸铵溶于水要吸热。 ⑤冰融化要吸热。 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。 3．综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么？ 提示：判断化学反应的方向，需综合考虑焓变和熵变。 1．对于自发反应①②③，从能量角度分析，它们为什么可以自发？ 提示：①②③这三个化学反应都是放热反应，ΔH<0。 2．对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？ 提示：熵是用于描述体系混乱度的物理量，熵变是用来描述混乱度变化的物理量，④⑤⑥与熵变有关，体系由有序转变为无序，ΔS>0。 1．焓判据 焓判据 放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向 焓变与反应自发性的关系 若该反应为放热反应，即ΔH<0，一般能自发进行；若该反应为吸热反应，即ΔH>0，一般不能自发进行 局限性 有些吸热反应也能自发进行，所以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 [特别警示]　几种常见的自发的吸热反应 有些吸热反应也能自发进行，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0、(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1能自发进行。 2．熵判据 (1)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。 (2)熵判据：体系有自发地向熵增的方向转变的倾向，熵变是影响反应自发进行的一个因素，但不是唯一因素。 ①熵增加的反应在一定条件下可自发进行， 如2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)在常温下能自发进行； ②有些熵减小的反应也能自发进行，如NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)。 3．复合判据 ΔG＝ΔH－TΔS<0反应能自发进行；ΔG＝ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态；ΔG＝ΔH－TΔS>0反应不能自发进行。 类型 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应的自发性 1 <0 >0 ΔG<0 一定能自发 2 >0 <0 ΔG>0 一定不能自发 3 <0 <0 ΔG的正负 决定于温度 低温能自发 4 >0 >0 高温能自发 [方法规律]　常见的熵增过程和熵增反应 (1)常见的熵增过程：固体的溶解，气体的扩散，水的汽化过程等。 (2)常见的熵增加的反应：产生气体的反应，气体物质的量增大的反应。 [例1]　下列内容与结论相对应的是(　　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) 该过程的ΔS>0 B 常温下，硝酸铵固体溶于水可自发进行 该过程的ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行 [解析]　物质由气态变为液态，体系混乱度减小，即ΔS<0，A项不符合题意；硝酸铵固体溶于水是吸热过程，过程可自发进行，说明ΔS>0，B项符合题意；ΔH>0，ΔS>0，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。 [答案]　B [易错警示]　(1)ΔH<0或ΔS>0的反应有自发进行的倾向，但不一定能自发进行。 (2)要综合考虑ΔH、ΔS，还有考虑反应的温度，只有满足ΔH－TΔS<0的反应才能自发进行。 1．(邢台二中高二月考)下列说法正确的是(　　) A．放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B．电解水为自发反应 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．W(s)＋xG(g)===2Q(g)　ΔH＜0，能自发进行，x可能等于1 解析　大多数放热反应能自发进行，有些吸热反应也能自发进行，A错误；电解水是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发反应，B错误；反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS＜0，由反应方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必须满足ΔH＜0，C错误；反应ΔH＜0，若x为1，ΔS＞0，该反应一定能自发进行，D正确。 答案　D 1．(湘鄂冀三省七校月考)关于反应 CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是(　　) A．该反应是熵增大的反应(即ΔS＞0) B．该反应在低温条件下能较快发生 C．该反应是放热反应，能在任何温度下自发进行 D．反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素 解析　该反应中气体的物质的量减小，是熵减小的反应，A错误；ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，该反应的ΔH＜0、ΔS＜0，即该反应在低温时可自发进行，但反应速率较慢，B、C错误；反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素，D正确。 答案　D 2．25 ℃和1．01×105 Pa时，反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1能自发进行的原因是(　　) A．吸热反应 B．放热反应 C．熵减少的反应 D．熵增大效应大于热效应 解析　该反应是熵增的反应，ΔS>0，且ΔH>0，25 ℃时能自发进行，说明熵增的作用大于热效应，D正确。 答案　D 3．(广东肇庆一中期中)现有两个热化学方程式： 下列说法正确的是(　　) A．反应①②中都存在：ΔS＞0 B．反应①一定不能自发进行 C．从焓变的角度看，反应①能自发进行 D．从熵变的角度看，反应②能自发进行 解析　反应①②均为熵减反应，即ΔS＜0，A错误；反应①的ΔH＞0、ΔS＜0，则ΔH－TΔS＞0，任何温度下该反应都不能自发进行，B正确；反应①的ΔH＞0，吸热不利于反应自发进行，C错误；反应②的ΔS＜0，熵减不利于反应自发进行，D错误。 答案　B 4．已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　ΔS＝＋160.4 J·mol－1·K－1，则： (1)该反应________(选填“能”或“不能”)自发进行。 (2)据本题反应数据分析，温度________(选填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。 (3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。 解析　(1)ΔH－TΔS＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1· K－1≈130.5 kJ·mol－1>0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，所以根据ΔH－TΔS可知在温度较高的时候，ΔH－TΔS<0，反应可自发进行。(3)根据ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，则有T> eq \f(ΔH,ΔS) ≈1 111．6 K。 答案　(1)不能　(2)能　(3)1 111．6 K $$