第3节 化学反应的方向（学生用书）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

化学 选择性必修1 课堂学案 第三节 化学反应的方向 答案解析P.. 目标导航 [知识导图] [课程标准] 特点 1.知道化学反应是有方向的,知道化学反应 C自发反应 实例 →类型 的方向与反应的恰变和煸变有关。 化学反应 [非白发反应 2.能认识到恰判据和煸判据的局限性,能用 的方向 -复合判掘 复合判据分析和解决化学问题。 高 (3)依据表格中的反应分析反应进行的方向与 课前·教材预案 △S之间的关系; I知识点1 化学反应进行方向的判据 能否自 化学反应 4s 发进行 1.化学反应的方向与恰变的关系 Zn(s)+H.SO(aq) 乙nSO.(aq)+H.(g) (1)依据表格中的反应分析反应进行的方向与 ③ AH之间的关系 2KCIO.(s-2KCI(s)+3O.(g) 2NOKg)+2CO(g)-N.(g)+ 能否自 AH 化学反应 2CO(g) 发进行 0 4Fe(OH).(s)+O.(g)+ H.(g)+o.(g)-H:O() 2H.O(D-4Fe(OH)(s) Zn(s)+CuSo.(aq)- _0 (4)自发反应与煸变的关系: ZnSO.(aq)+Cu(s) 大多数 的反应可以自发进行,但有 2NO(g-4NO(g)+O(g) 些1 (AS<0)的反应也能自发进行 回0 NaHCO(s)+HCl(aq) ④ 因此,不能只根据煸增或煸减来判断化学反应 NaCl(aq)+CO(g)+H.Ol 进行的方向。 (2)自发反应与恰变的关系 I知识点2 自由能与化学反应的方向 大多数 反应是可以自发进行的,但 1.自由能 有些 符号为。 ,单位为 反应也能自发进行,因此,不 ;公式为 2 能只根据放执或吸执来判断化学反应进行的 方向。 2.判断依据 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体 2.化学反应的方向与煸变的关系 积变化做功以外的其他功),化学反应总是向 (1)煸(符号为):用来度量体系⑧ 着自由能2 的方向进行,直到体系达 程度的物理量。对于同一种物质,不同状 到平衡: 态时煸值大小为S(g) S(1) S(s)。 (1)△G0.反应③ 自发进行; (2)煸增:体系有自发地向混乱度 (2)△G-0,反应4 (即煸增,△S 0)的方向转变的倾向。 (3)△G0,反应 自发进行。 .50. 第二章 化学反应速率与化学平衡 |自主测评 I|深度拓展l 判断正误,正确的打“/”,错误的打“×”。 1.并不是自发反应一定能发生,非自发反应一定 (1)体系有序性越高,煸值就越大。 ,_ 不能发生。自发反应和非自发反应是指该反 (2)同种物质气态时煸值最大。 应过程是否有自发进行的倾向,而这个过程是 (3)吸热反应不可以自发进行。 否一定会发生则不能确定。例如:碳的燃烧是 (4)在与外界隔离的体系中,自发过程将导致 一个自发反应,但需要借助外界条件“点燃” 体系的煸增大。 ) 反应才能发生;由食盐水生成H、CL。和 (5)过程自发性不仅能用于判断过程的方向, NaOH为非自发反应,但在电解的条件下可以 还能确定过程发生的速率。 ( 发生。 2.自发过程与非自发过程,自发反应与非自发反 名师提醒 应的关系 (1)煸值越大,体系的混乱程度越大。 (1)一般来说,如果一个过程是自发的,则其逆 (2)根据反应的热效应和煸变判断化学反应 过程往往是非自发的。 进行的方向,都是具有局限性的。 (2)自发反应和非自发反应是可能相互转化 (3)化学反应研究包含三个不同的角度:化学 的,某一条件下的自发反应可能在另一条件下 反应进行的方向、化学反应的限度和化学反 就是非自发反应,如2NO(g)十O(g) 应速率,三者互不相干,即反应自发,但反应 速率不一定快,反应进行的程度不一定大。 2NO.(g)是常温下的自发反应,而在高温条件 下其逆反应是自发反应。 课堂·深度拓展 (3)过程的自发性只能用于判断过程的方向。 而不能用于确定过程是否一定会发生以及过 1探究点1 反应的自发性 程发生的速率,如涂有防锈漆和未涂有防锈漆 |互动探究 的铜制品器件,它们发生腐蚀过程的自发性是 相同的,但只有后者可以实现 【例题1】下列关于自发过程的叙述中,正确的是 Ba(OH)·8HO-BaCl:+2NH+ 7 ) 10HO均为自发反应。 A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过 (1)自发反应不需要任何条件就能自发进 行吗? 程才是自发过程 B.需要加热才能够进行的过程肯定不是自发 过程 C.同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下 都有自发的可能 (2)自发反应就是物质能量降低的过程吗? D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自 发过程 思维导引:反应的自发性与反应是否一定能 够发生不能混为一谈,反应的自发性与是否 需要外加条件没有直接关系。 .51· 化学 选择性必修1 课堂学案 【变式1】下列不属于自发进行的变化是 ( (2)当AH>0,AS 0时,AG>0,反应不能自 A.红墨水加到清水中使整杯水变幻 发进行。 B.冰在室温下融化成水 (3)当AH0,AS>0或△H0.AS0时,反 C.水电解生成氢气和氧气 应能否自发进行与温度有关。一般低温时AH D.铁器在潮湿的空气中生锈 的影响为主,高温时AS的影响为主。温度与 I探究点2 自由能与化学反应的方向 反应方向的关系如图 I互动探究I AS △0 A0 2.合成氢反应是一个可逆反应: As0 As0 任何温度下反应 高温下反庞 能白发进行 N(g)+3H(g)-2NH(g) 能自发进行 An1 △0 A AH--92.2kI·mol-. As<0 低温下反应 △S--198.2]·mol1·K-。 任何温度下反应 能自发进行 都不施白发进行 (1)请你根据正反应的烙变分析298K下合成 氛反应能否自发进行? 2.利用自由能公式计算反应自发进行的最低 温度 若题目提供了H和AS的数据,可利用G AH一TAS<0,来计算反应自发进行的最低 温度。 (2)请你根据正反应的煸变分析298K下合成 计算时要注意以下两点 氛反应能否自发进行? (1)给出的AH的单位通常为kI/mo,S的单 位通常为J/(mol·K),进行计算时要将二者的 单位统一,即将AS的单位换算为kI/(mol·K 或将△H的单位换算为J/mol,再代入数值进行 计算。 (2)温度用绝对温度K,而不能用C,其中T一 (3)请你根据正反应的恰变和煸变分析298K (273十t)K。 下合成氛反应能否自发进行? 【例题2】汽车尾气(含经类、CO、NO与SO:等) 是城市主要污染源之一,治理的办法之一是 在汽车排气管上安装催化转化器,使NO与 C0反应生成可参与大气生态循环的无毒气 体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g)- N.(g)十2CO(g)。由此可知,下列说法中正 I深度拓展] 确的是 r ) 1.自由能与化学反应的方向 A.该反应是煸增大的反应 (1)当AH<0,AS>0时,AG<0,反应能自发 B.该反应不能自发进行,因此需要合适的催 进行。 化剂 .52. 第二章 化学反应速率与化学平衡 C.该反应常温下能自发进行,催化剂条件只 3.(自发过程与自发反应)下列说法不正确的是 是加快反应的速率 ) D.该反应常温下能自发进行,因为正反应是 A.恰变是一个与反应能否自发进行有关的因 吸热反应 素,多数放热反应能自发进行 思维导引:从气体分子数变化可判断煸变,催 B.在同一条件下物质有不同的煸值,其体系的 化剂只能改变反应速率,不影响化学平衡和 混乱程度越大,煸值越大 化学反应进行的方向。 C. 自发反应是指不需要条件就能发生的反应 【变式2】焦炭常用于冶炼工业。已知反应①; D.一个反应能否自发进行与烙变和煸变的共 2C(s)+O(g)-2C0(g);反应②:2CO(g)+ 同影响有关 O(g)--2CO(g),反应①、②的反应趋势与 4.(自电能的应用)在电子工业中,清洗碎片上的 温度关系如图所示。下列说法错误的是 SiO(s)的反应是SiO(s)十4HF(aq)- ( SiF(g)+2HO(g) -% 0 AH(298.15 K)= AG/lJ·mol' -94.0 kJ/mol,S(298.15 K)--75.8/ -200 (mol·K)。设AH和△S不随温度而变化,则 -400- 此反应自发进行的最高温度为 -600& ) A.1.24×10*K 7 273K 983K B. 1.24×10K C.3.36×10*K A.反应②2CO(g)十O(g)--2CO(g)的 D.2.48X10K △S~0.△H0 5.(综合应用)回答下列问题: B.983K是两个反应主次趋势变化的转折点 (1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO.有人设想按 C.L 对应反应① 下列反应除去CO:2CO(g)-2C(s)+O(g) D.当温度低于983K时,过量焦炭的氧化产 已知该反应的△HD0,简述该设想能否实现的 物以反应②生成CO。为主 依据: (2)下列反应中,在高温下不能自发进行的是 课末·随堂演练 (填字母)。 1.(反应变与反应方向)下列过程的反应方向 a.CO(g)-C(s)+O(g) 能用烙判据判断的是 ( ); b. 2N.O(g)-4NO(g)+O(g) A.湿的衣服经过旷晒变干 c.(NH).CO.(s)-NH.HCO(s)十NH(g) B.硝酸按溶于水 C.水蒸气凝结成水 d. MgCO.(s)-MgO(s)+CO.(g) (3)运用化学反应原理研究合成氢反应有重要 D. CaCO.(s)CaO(s)+CO(g) △H>0 2.(化学反应方向的判断)已知FeO(s)十C(s) 意义,请完成下列探究 生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤 -CO(g)十Fe(s)AH>0,下列叙述正确 的是 气。C(s)+HO(g)H(g)+CO(g) ) AH-+131.3kJ·mol-1,S-+133.7I· A.低温下为自发过程,高温下为非自发过程 mol·K,该反应在低温下 (填 B.任何温度下为非自发过程 “能”或“不能”)自发进行 C.高温下为自发过程,低温下为非自发过程 |友情提示完成Pis课时作业(八) D.任何温度下为自发过程 .53.方向移动，>，C项错误：加入催化剂，正、逆反应速率 和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程， 以相同倍数增大，化学平衡不移动，=继，D项错误。 C项不属于自发进行的变化。 3.D解标反应CO)C(g)一C0(g)十C12(g)是气体体积增 探究点二 大的反应，减小压强平衡正向移动。达到平衡后，保持温度 2.(1)能。正反应为放热反应，由高能状态到低能状态，可自发 不变，将容器体积增加一倍，相当于减小压强，平衡向正反应 进行。 方向移动，C1的质量分数增大，C(OC1的平衡转化率增大， (2)不能。正反应为气体体积减小的反应，△S<0,混乱度减 A、B、C项错误：温度不变，反应的平衡常数不变，D项正确。 小，不能自发进行。 4.A解析增大反应物浓度的瓣间，逆反应速单不变，A项错 (3)能。△G=△H-T△S=-92.2kJ·mol1-298KX 误：反应前后气体分子数不变，压强变化不影响平衡移动，减 (-198.2)×103kJ·mo1·K1=-33.1364kJ·1<0. 小压强正、逆反应速率同等程度减慢，B项正确：先拐先平数 反应在298K时可以自发向正反应方向进行。 值大，说明乙的温度高于甲，升温平衡逆向移动，A的转化率 [例题2]C解析因该反应是气体体积减小的反应，故墒减 降低，C项正确：催化剂不影响平衡移动，可以缩短反应达到 小，A项错误：只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反 平衡所用时间，D项正确。 应能自发进行，B项错误：因嫡减小不利于反应自发进行， 故该反应常温下能自发进行的原因是反应放热，D项错误。 5.解桥1)T时，40~80s内，(N0,)=之(N0)=之 [变式2]C解析生成物气体化学计量数系数之和小于反应 0.60mol-0.40mal-0.00125mol·L1·s1。(2)由题 物气体化学计量系数之和，所以△S<0,则一T△S>0,根据 2L×40s △G=△H一T△S,因为能满足△G0,所以△H<0,A项正 图可知，T比T。先达到平衡状态，所以T>T,由于T平 确：△G越小，说明它能够反应的趋势更大，983K时两反应 街时(N))比T2平衡时(O)大，故升高温度，平衡向生 的△G相等，之后两反应的△G大小关系发生变化，则反应 成N)2的方向移动，即向吸热反应方向移动，所以△H>0。 主次趋势发生变化，所以983K是反应趋势变化的转折点， (3)A项，增大NO,的起始浓度相当于增大压强，平衡向左 B项正确：反应①的△S>0,则一△S<0,△G和T成反比， 移动，鼎诚小；B项，升高温度，平衡向右移动 所以斜率小于0，I。对应反应①，C项错误：当温度低于 983K时，14的△G更小，所以以反应②为主，产物以CO 为主，D项正确。 代}增大：C项，通入八O,相当于增大压强，平衡向左移 课末·随堂演练 动，品减小：D项，使用高效催化精，平衡不移动 1.C解析A项，湿衣服晾晒变千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；B项，硝酸铵溶于水为嫡 O不变。（④）A项，由题图可知，A,C两点平衡时温度 c(NO) 增加的过程，不能用捻判据判断：C项，水蒸气凝结为水放出 热量，可用焓判据判断；D项，CCO分解为吸热反应，不能 相同，C点对应压强大，反应速率大：B项，由题图可知，A、B 用焓判据判断。 两点平衡时压强相同，温度不同，A点NO,的体积分数大于 2.C解析△H一T△S<0时，反应能自反进行，△H>0,△S> B点，而反应NO(g)一2NO2(g)△H>0,温度升高，平 0,只有高温时，才能保证△H一T△S<0,即高温下该反应为 衡向右移动，NO2的体积分数增大，温度T>T,N2)的转 自发过程，低温下该反应为非自发进行，C符合题意。 化率A>B:C项，由题图可知，A,C两点平衡时温度相同，C 3.C解析△H一T△S<0反应能自发进行，一个反应能否自发 点对应压强大，NO的浓度大，故气体颜色C,点比A点深：D 进行与培变和嫡变的共同影响有关，焓变是一个与反应能否 项，由B项分析可知，T,>T,故由A点到B点需要降低 自发进行有关的因素，多数放热反应能自发进行，A、D项正 温度」 确：根据城增原理，体系的混乱程度越大，熵值趣大，B项正 答3(1)0.00125(2)>(3)AC(4)B 确：自发性只能用于判嘶过程的方向，而不能用于确定过程 第三节 化学反应的方向 是否一定会发生，C项错误。 课前·教材预案 4.B解析根据题意，要使反应能自发进行，则△了=△H一T△S0, 即有G=90k/d-TX-五8J/(d·0×10-3kJ/小]<0， 知识点一 94.0 kl/mol 1.(1)☐<☒能 图>团能 (2)固放热 固吸热 期T<75.8J/m0.K)X10K万入1.24×10K. 2.(1)☑S⑧混乱@>四>(2)回增加☑> 5.解析(1)该反应△>0、△S<0,代入△G=△H-T·△S得， (3)☒ 国能国<国能(4)7嫡增区熵减 △G>0,故不能实现该反应。(2)△H一T△S<0时，反应才能 知识点二 自发进行。a、b、c、d项反应△H>0,a项△S<0,△H L.国△G@kJ/mol I△G=△H-T△S T△S>0,该反应在任何温度下都不能自发进行：b、c,d项反 2.@减小(1)☒能 (2)四处于平衡状态(3)因不能 应的△S>0,在高温下均能自发进行。(3)△G=△H 【自主测评】 T△S0为自发反应，代入题给数据，整理得在T (1)×(2)/ (3)×(4)/(5)× 131.3kJ·mol 课堂·深度拓展 0.1337k:m0.K≈982.0K时该反应能自发进行， 探究点一 由此可知该反应在低温下不能自发进行。 答率(1)该反应△H>0,△S<0,△H-T△S>0,任何温度下 1.(1)不是，如H2和O方反应需要点燃。 (2)不是，如NH,C1和Ba(OH)2·8HO反应属于吸热反 均不能自发进行(2)a(3)不能 应，反应后生成物能量升高。 第四节 化学反应的调控 [例题1]C解扬自发过程可能需要一定条件才能自发进行， 课前·教材预率 如木炭的燃烧，A项错误：Fe十S一FeS是需要加热的自 知识点一 2.团减小小 ☑放 发过程，B项错送：CaCO,高温CaO+C0,+属于在高温下 3.(1)☒升高④增大固增大固催化剂 进行的非自发过程，D项错误。 (2)7降低 8增大增大 [变式1]C解扬红墨水滴入清水中能使整杯水变红，冰在室 知识点二 温下融化为水，铁器在潮湿空气中生锈等过程都是自发进 风10~30团减小☑400~5003铁触媒国活化能 行的，A、B、D项属于自发进行的变化：而水电解生成氢气 圆净化国迅速冷却团循环使用 ·211·