2.3 化学反应的方向-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 人教版（2019）双选

第三节　化学反应的方向 优化探究 第二章　化学反应速率与化学平衡 [课程标准要求]　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。 任务一　自发过程与自发反应 任务二　化学反应进行方向的判据 课时作业　巩固提升 任务三　自由能与化学反应的方向(选学) 任务一　自发过程与自发反应 概念 自发过程:在自然界中有些过程是自发进行的,且具有　　　　性。  自发反应:有些化学反应是自发进行的,且具有　　　　性。  方向 方向 1.自发进行的过程任何条件下都能快速进行。(　　) 2.自发反应不需要条件就能自发地进行反应。(　　) × × 现有如下过程或反应: (1)盛满水的玻璃杯摔碎后,水洒满地。 (2)在车内打开香水瓶盖,整个车内都闻到香味。 (3)氢气和氧气在加热条件下反应生成水。 (4)水电解生成氢气和氧气。 上述过程或反应中属于非自发过程或反应的是　　　　(填序号),判断的理由是__________________________________________________。  (4) 水分解变成氢气和氧气需要外力(如电解)的作用 任务二　化学反应进行方向的判据 1.反应焓变与反应方向 (1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。 列举两个自发进行的放热反应(写出反应的热化学方程式): ①　 。  ②　　 。  H2(g)+O2(g) ===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1 Zn(s)+CuSO4(aq) ===ZnSO4(aq)+Cu(s)　ΔH=-216.8 kJ·mol-1 (2)有些吸热反应也能自发进行。 列举两个自发进行的吸热反应(写出反应的热化学方程式): ①　　 。  ②　　 。  结论:不能只根据　　　　 　　来判断反应能否自发进行。  2N2O5(g) ===4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+109.8 kJ·mol-1 NaHCO3(s)+HCl(aq) ===NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)　ΔH=+31.4 kJ·mol-1 放热或吸热 2.熵、熵变的概念 混乱的程度 S 产物的总熵 反应物的总熵 ΔS 3.熵值大小的判断 (1)体系的熵值:体系的　　　　　　越大,熵值就越大。  (2)在同一条件下,不同物质的熵不同;对同一物质来说,S(g)　　　　S(l) 　　　　S(s);对于气体物质,物质的量越大,熵值越　　　　。  (3)对于气体参与的反应,若为气体分子数增大的反应,则ΔS　　　　0,属于熵　　　　的反应,若为气体分子数减小的反应,则ΔS　　　　0,属于熵　　　　的反应。  混乱程度 > > 大 > 增 < 减 4.熵变与反应方向 (1)体系有自发地向混乱度　 　　(即熵　　 　,ΔS　　　　0)的方向转变的倾向。  列举两个符合熵增的自发反应(用化学方程式表示): ①　 。  ②　　 。  增加 增 > Zn(s)+H2SO4(aq) ===ZnSO4(aq)+H2(g) 2KClO3(s) ===2KCl(s)+3O2(g) (2)有些熵　　　　的过程也能自发进行。  列举两个符合熵减的自发反应(用化学方程式表示): ①　　 。  ②　　 。  结论:a.不能只根据　　　　或　　　　来判断化学反应进行的方向。  b.只有　　　　体系或　　　　体系,自发过程才一定向着熵　　　　的方向进行。  减 2NO(g)+2CO(g) ===N2(g)+2CO2(g) 4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l) ===4Fe(OH)3(s) 熵增 熵减 孤立 绝热 增 1.放热反应一定能自发进行。(　　) 2.O2转化变为O3时,熵减小。(　　) 3.熵增的反应一定能自发进行。(　　) 4.合成氨反应:N2(g)+3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)　ΔH<0,高温有利于其自发进行。(　　) 5.由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,更适合所有的反应过程。 (　　) × √ × × √ 以下反应及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=-368.0 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。 ⑦2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g) ⑧NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) (1)对于自发反应①②③,从能量角度分析它们自发的原因是 　 。  (2)对于自发过程④⑤⑥,这些过程都是自发的,决定它们能自发进行的因素为　 。  (3)观察⑦⑧两个化学反应,从熵变的角度分析,属于　　　　(填“熵增”或“熵减”)的反应。  这三个化学反应都是放热反应,ΔH<0 熵增,ΔS>0 熵增 1.下列对熵的理解错误的是(　　) A.同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小 B.体系越有序,熵值越小;体系越混乱,熵值越大 C.与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小 D.25 ℃、1.01×105 Pa时,2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是熵增反应 C项,体系都有从有序自发转变为无序的倾向,此过程为熵增过程,错误。 C 2.已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是(　　) A.2Na(s)+Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH<0 B.C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH<0 C.2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)===2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l)　ΔH>0 D.2Mg(s)+O2(g)===2MgO(s)　ΔH<0 C 焓判据是指ΔH<0的反应有利于自发进行,C项反应的ΔH>0,按焓判据判断反应不能发生,而题给条件是能自发进行,所以不能用“焓判据”解释该反应为自发反应。 任务三　自由能与化学反应的方向(选学) 1.自由能:符号　　　　,单位　　　　　　。  2.自由能的变化:ΔG=　　　　　　。  3.利用ΔG判断化学反应自发性 依据:化学反应总是向着自由能　　　　的方向进行,直到体系达到 　　　　。  ΔG　　　　0,反应能自发进行;  G kJ·mol-1 ΔH-TΔS 减小 平衡 < ΔG=0,反应处于平衡状态; ΔG　　　　0,反应不能自发进行。  说明:ΔG不仅与焓变和熵变有关,还与　　　　有关。  当　　　　　　　　,反应能自发进行;当　　　　　　　　,反应不能自发进行;当ΔH>0,ΔS>0,　　　　有利于反应自发进行,当ΔH<0,ΔS<0时, 　　　　有利于反应自发进行。  > 温度 ΔH<0,ΔS>0 ΔH>0,ΔS<0 高温 低温 1.能够自发进行的反应不一定都是放热反应。(　　) 2.同种物质不同状态时熵值不同,气态时最大。(　　) 3.熵增加的反应一定能自发进行。(　　) 4.自发反应在任何条件下均可发生。(　　) 5.焓变与熵变均不是决定一个反应是否自发进行的唯一因素。(　　) √ √ × × √ 1.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS= -198.2 J·mol-1·K-1。 (1)根据焓判据分析298 K下该反应是否能自发进行?熵判据呢? 提示:(1)根据焓判据可知该反应能自发进行,但是根据熵判据可知该反应不能自发进行。 (2)我们如何判断反应的方向? 提示: (2)焓判据和熵判据均有局限性,判断化学反应的方向时,需要同时考虑焓判据和熵判据。所以,判断一个反应是否能自发进行,应用复合判据ΔG=ΔH-TΔS来分析。 2.汽车尾气的处理装置中都使用了催化剂。其他条件不变,使用催化剂能改变化学反应的方向吗? 提示:使用催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,但是不能改变反应进行的方向。 1.已知298 K下,反应:2Al2O3(s)+3C(s)===4Al(s)+3CO2(g)　ΔH=+2 171.0 kJ·mol-1,ΔS=+635.5 J·(mol·K)-1,则下列说法正确的是(　　) A.由ΔH可知,该反应是一个放热反应 B.ΔS>0表明该反应是一个熵减的反应 C.该反应在室温下能自发进行 D.该反应可以自发进行的最低温度为3 416.2 K D 该反应的ΔH>0,为吸热反应,A项错误;ΔS>0,表明该反应是熵增的反应,B项错误;由室温下,该反应的ΔH-TΔS>0可知,该反应在室温下不能自发进行,C项错误;该反应可以自发进行的最低温度T== K≈3 416.2 K,D项正确。 2.(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)===2C(s)+O2(g)。已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:____________________________________________________。  (2)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO===2CO2+N2。若反应能够自发进行,则反应的ΔH　　　　(填“>”“<”或“=”)0。理由是_________________________________________ ______________________________________________。  不能实现,因为该反应的ΔH>0,ΔS<0,反应不可能自发进行 < 该反应的ΔS<0,若该反应能自发进行,根据ΔG=ΔH-TΔS<0可知,ΔH<0 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 对点训练 题组一　自发过程和自发反应 1.根据已有知识及生活经验判断,常温下,下列不属于自发进行的变化是 (　　) A.红墨水加到清水中使整杯水变红 B.冰在室温下融化成水 C.NaHCO3转化为Na2CO3 D.铁器在潮湿的空气中生锈 9 C 2.下列说法正确的是(　　) A.能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B.非自发进行的反应不借助外界作用一定不可能发生反应 C.能自发进行的反应实际上可能没发生反应 D.常温下,2H2O2H2↑+O2↑,即常温下水的分解反应是自发反应 2 3 4 5 6 7 8 1 9 C 3.下列说法正确的是(　　) A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的 B.自发反应的现象一定非常明显,非自发反应的熵一定减小 C.常温下,反应C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0 D.反应2Mg(s)+CO2(g)===C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0 2 3 4 5 6 7 8 1 9 C 题组二　利用焓变或熵变判断反应的自发 4.下列关于焓变与反应方向的叙述正确的是(　　) A.化学反应的焓变与其反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C.反应焓变为正值时不利于反应正向自发进行 D.焓变为负值的反应都能正向自发进行 2 3 4 5 6 7 8 1 9 C 大多数ΔH<0的化学反应是正向自发进行的,也有少数ΔH>0的化学反应可以正向自发进行,正反应吸热,不利于反应的正向进行,故C项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 5.在图①中A、B两个容器里,分别收集着两种不同的理想气体。若将中间活塞打开,两种气体分子立即都占有了两个容器(如图②)。下列关于此过程的说法错误的是(　　) A.此过程是体系从混乱程度小向 混乱程度大变化的过程,即熵增大的过程 B.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出 C.此过程从有序到无序,混乱度增大 D.此过程是自发可逆的 2 3 4 5 6 7 8 1 9 D 由题意可知,此过程为不伴随能量变化的自发过程,是体系混乱度增大的过程。自发过程是不可逆的,故D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 6.(双选)(2023·上海徐汇高二检测)下列有关化学反应的方向及判据的说法不正确的是(　　) A.反应CaCO3(s) ===CaO(s)+CO2(g)能否自发进行与温度有关 B.焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 C.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行 D.冰在室温下自动融化成水,是因为体系混乱度降低 2 3 4 5 6 7 8 1 9 BD 反应CaCO3(s) ===CaO(s)+CO2(g)是吸热反应,ΔH>0,固体生成气体,即ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,反应能自发进行,则该反应需要高温,高温时,反应能自发进行,故A正确;焓变或熵变都与反应的自发性有关,ΔH-TΔS<0为判断反应能自发进行的综合判据,因此焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据,故B错误;ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,反应能自发进行,若ΔH<0、ΔS>0,则ΔG恒小于0,该反应在任何温度下都能自发进行,故C正 确;冰融化为水的过程为吸热过程,且混乱度增加,即ΔH>0,ΔS>0,根据ΔH-TΔS的判断依据,室温条件下为自发过程,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 7.下列对化学反应的预测正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 选项 化学方程式 已知条件 预测 A A(s)===B(g)+C(s) ΔH>0 它一定是非自发反应 B A(g)+2B(g)===2C(g)+3D(g) 能自发进行 ΔH一定小于0 C M(s)+aN(g)===2Q(g) ΔH>0,自发进行 a等于1 D M(s)+N(g)===2Q(s) 常温下,自发进行 ΔH>0 C A(s)===B(g)+C(s),ΔS>0,ΔH>0,在高温条件下能自发进行,故A错误; A(g)+2B(g)===2C(g)+3D(g),ΔS>0,所以当ΔH<0时,一定满足ΔH-TΔS<0,反应一定能够自发进行,当ΔH>0时,高温时ΔH-TΔS<0成立,反应可以自发进行,故B错误;M(s)+aN(g)===2Q(g)　ΔH>0,反应自发进行需满足ΔH-TΔS<0,则当ΔS>0时,反应在高温下可自发进行,则a=1,故C正确; M(s)+N(g)===2Q(s),ΔS<0,当ΔH>0时,ΔH-TΔS>0,反应一定不能自发进行,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 综合强化 8.反应CH3OH(l)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发向右进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·mol-1,该温度下|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,则下列选项正确的是(　　) A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0 B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0 C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0 D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0 2 3 4 5 6 7 8 1 9 A 因为反应CH3OH(l)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g)为熵增的反应,ΔS>0,又因为在某温度下能自发向右进行,因此该温度下ΔH-TΔS<0,又该温度下|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,即ΔH-TΔS=-17 kJ·mol-1,结合|ΔH|=17 kJ·mol-1得出ΔH=17 kJ·mol-1,即ΔH>0,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 9.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　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)0;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范围是　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 小于 大于 T<1 240 K $$