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

选必一 第二章 化学反应的方向、限度与速率 编制人：赵鹏远 审核人：张友祥 姓名： 班级： 编号01 编号01 第二章 第1节 化学反应的方向 第1课时：化学反应的方向 课程标准 知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应焓变和熵变有关 学习目标 1. 知道化学反应是有方向的。 2. 知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 3. 认识焓变、熵变与温度对反应方向的共同影响，能通过∆H-T∆S判断 反应方向 重难点 ∆H-T∆S判断反应方向 ----------------------------------[情境素材:导]------------------------------------------- 越来越多的汽车带来的大气污染。为了减轻大气污染，人们提出让CO与NO反应产生两种无毒的气体，此反应的化学方程式2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。 该方法是否可行，该反应是否能自发进行呢？ ----------------------------------[必备知识:学]------------------------------------------- 任务一.反应焓变、熵变与反应方向 问题1：自发过程与自发反应 (1)自发过程 定义:在温度和压强一定的条件下，不借助 就能自动进行的过程。 特点:具有 ，即过程的某个方向在一定的条件下是自发的，而其逆方向在该条件下肯定不自发。 (2)自发反应 概念 特征 举例 问题2：反应焓变与反应方向 (1)多数能自发进行的化学反应是 反应。 (2)有不少 反应也能自发进行。 结论:反应能否自发进行与反应焓变有关,但反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 问题3：反应熵变与反应方向 (1)熵 ①定义:描述体系 的物理量,其符号为 ,单位为 。 ②特点:体系无序程度 ,体系的熵值就越大。 ③影响因素 纯物质熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。 · 同一条件下，不同物质的熵不同 · 对相同量的同一物质来说，S(g)>S(l)>S(s) · 同一物质，物质的量越大，分子数越多，熵值越大 · 同一物质，温度越高，物质的运动越剧烈，熵值越大 (2)熵变 ①定义:反应产物的总熵与反应物的总熵之差。 ②计算式:ΔS= 。 ③正负判断依据。 · 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。 · 产生气体的反应和气体的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,是熵增加的反应。 · 气体的物质的量减小的反应,熵变通常都是负值,是熵减小的反应。 (3)熵变与反应方向 ①熵 有利于反应的自发进行。 ②有些熵 的反应在一定条件下也可以自发进行。 ③反应能否自发进行与反应熵变有关，但不能仅用反应熵变来判断反应能否自发 问题4：用焓变与熵变综合判断反应方向 (1)反应方向的判据 ΔH-TΔS (2)一般规律 ① 反应一定能正向自发进行。 ② 反应一定不能正向自发进行。 ③当焓变和熵变相差较大时,可能某一个因素占主导地位。 -----------------------------------[关键能力:议、练]------------------------------------- 任务二.化学反应进行方向的判断 问题5：下列反应在任意温度下一定能自发进行的是　　　　　　　(填序号)。  ①2NaCl 2Na+Cl2↑　 ②2KClO3(s) ==2KCl(s)+3O2(g)　ΔH=-78.03 kJ·mol-1 ③CaCO3(s) ==CaO(s)+CO2(g)　 ΔH=+178.2 kJ·mol-1 ④4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ==4Fe(OH)3(s)　ΔH=-444.3 kJ·mol-1 ⑤CO(g) ==C(s,石墨)+ O2(g)　 ΔH=+110.5 kJ·mol-1 问题6：下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A.2CO(g) ==2C(s,石墨)+O2(g)　ΔH=+221 kJ·mol-1 B.2Ag(s)+Cl2(g) ==2AgCl(s)　 ΔH=-254 kJ·mol-1 C.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq) ==H2O(l)+CO2(g)+CH3COONH4(aq)　 ΔH=+373 kJ·mol-1 D.2H2O2(l) ==2H2O(l)+O2(g)　 ΔH=-196 kJ·mol-1 总结：判断化学反应进行方向的两种方法 (1)利用化学反应原理判断的几种方法。 ①相对强酸(碱)可制备相对弱酸(碱)。 ②强氧化性与强还原性的物质反应可生成弱氧化性与弱还原性的物质。 ③稳定性弱的物质可生成稳定性强的物质。 ④满足复分解反应条件的溶液中的反应。 (2)用焓变和熵变综合判断反应的方向。 判断一定温度、压强条件下反应的方向时,应同时考虑焓变与熵变两个因素,用ΔH-TΔS作为判据。在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。若ΔH-TΔS=0,表明反应已达到平衡状态,若ΔH-TΔS>0,表明反应正向不能自发进行。 任务三.化学反应的方向与ΔH-TΔS的关系 问题7：合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　 ΔH=-92.2 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1。 请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行? 问题8:已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应: ①CH4(g) ==C(s)+2H2(g),②2CH4(g) ==C2H2(g)+3H2(g)。 某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度, 在图书馆查到了如下热力学数据: 反应①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1, ΔS(298 K)=+80.674 J· mol-1·K-1 反应②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+220.211 J· mol-1·K-1 已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学回答如下问题: (1)判断反应②高温自发还是低温自发:　　　　　(填“高温”或“低温”)。  (2)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行:　　　　　　　　　　　　　。  (3)求算制取炭黑的允许温度范围:　　　　　　　　　　。  (4)为了提高甲烷的炭化程度,你认为下面四个温度中最合适的是　(填字母编号)。  A.905.2 K　　　　B.927 K C.1 273 K D.2 000 K ------------------------------------[课堂总结:悟]----------------------------------------通过本节课学习，总结出本节课思维导图 ------------------------------------[分层作业:练]---------------------------------------- A组 练知识 1.在图1中A、B两容器里,分别收集着一种理想气体(二者不反应)。若将中间活塞打开,两种气体分子立即都分布在两个容器中(如图2所示)。关于此过程的下列说法不正确的是(　　)　 　　　　　 　　　　 A.此过程是自发可逆的 B.此过程从有序到无序,混乱度增大 C.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出 D.此过程是向混乱程度增大的方向变化的过程,即熵增加的过程 2.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2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装催化转化器,使NO与CO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)=N2(g)+2CO2(g)。由此可知,下列说法正确的是(　　) A.该反应是熵增大的反应 B.该反应不能自发进行,因此需要合适的催化剂 C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是增大反应的速率 D.该反应常温下能自发进行,因为正反应是吸热反应 3.由铁矿石生产金属铁有两种可能的途径: ①Fe2O3(s)+C(s)=2Fe(s)+CO2(g)　ΔH1=+231.93 kJ·mol-1　ΔS1=+276.32 J·mol-1·K-1 ②Fe2O3(s)+3H2(g)=2Fe(s)+3H2O(g)　ΔH2=+96.71 kJ·mol-1　ΔS2=+138.79 J·mol-1·K-1 (1)试判断这两个反应在高温还是低温下自发进行　　　　(填“高温”或“低温”)。  (2)上述反应中的　　　　(填序号)可以在较低温度下进行。  B组 提能力 4.二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一,也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的CO2(如图所示)。下列说法中正确的是(　　) A.步骤一中将反应器加热到400 ℃,可提高CaCO3的生成速率 B.步骤一中生成CaCO3的反应为吸热反应 C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应 D.步骤二中反应的ΔS<0 5.已知一个可逆反应,若正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之亦然。 (1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980 K时ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS　　　　0(填“>”“<”或“=”,下同);当体系温度高于980 K时,估计ΔH-TΔS　　　　0。  (2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)　 ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1,ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行的温度为　　　　。  付出就有收获，尝试就能成功；参与就有快乐，自信就能成功。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$