专题2 第2单元 第1课时 化学反应的方向(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修1（苏教版2019）

第二单元　化学反应的方向与限度 第1课时　化学反应的方向 [学习目标]　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。 知识点一　化学反应的方向 1．自发过程 自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。例如：水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。 2．判断下列反应在室温下能否自动进行，如能自动进行，请写出相应的化学方程式 (1)铜与硫酸锌溶液的反应：不能自动进行。 (2)氯气与溴化钾溶液的反应：Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2。 (3)乙烯与溴单质的四氯化碳溶液的反应：CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br。 (4)水分解成氢气和氧气的反应：不能自动进行。 3．自发反应 (1)概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。 (2)特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。 1．已知：①2H2＋O22H2O；②2H2O2H2↑＋O2↑。①是自发反应，②是非自发反应，通过对上述反应的分析，思考： (1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？ (2)非自发反应一定不能发生吗？ 提示　(1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)非自发反应也能在一定条件下发生。 2．知道了某个反应是自发反应后，能否知道某条件下是否发生，能否预测反应的快慢？ 提示　判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。 自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 1．下列反应属于非自发反应的是(　　) A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 答案　C 2．下列关于自发反应的叙述中，正确的是(　　) A．自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的 B．铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应 C．自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程 D．自发反应与外界条件无关 答案　C 知识点二　化学反应进行方向的判断依据 1．反应焓变与反应方向 (1)放热反应过程中体系能量降低，因此多数放热反应是自发进行的。 (2)有不少吸热的反应也能自发进行。 (3)ΔH＜0有利于反应自发进行，但自发反应不一定ΔH＜0。 焓变是判断反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。 2．反应熵变与反应方向 (1)熵 ①熵是衡量一个体系混乱度的物理量。符号：S。 ②影响熵值的因素：构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度越大，熵越大。 (2)熵变：反应前后体系熵的变化，符号：ΔS。 (3)熵变与化学反应进行方向的关系 ①ΔS＞0体系的混乱度增大，有利于反应自发进行，但自发反应不一定ΔS＞0。 ②ΔS＜0体系的混乱度减小，不利于反应自发进行，但有些ΔS＜0的化学反应也能自发进行。 ③熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。 3．焓变、熵变对反应方向的共同影响 体系能量减小和混乱度增加都能促使反应自发进行，焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向。 (1)当ΔH＜0，ΔS＞0时，反应一定能自发进行。 (2)当ΔH＞0，ΔS＜0时，反应一定不能自发进行。 (3)当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关。 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。 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。 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．复合判据，对于一个化学反应能否自发进行，用以下式子判断： ΔH－TΔS 2．规律总结 ΔH ΔS 反应的自发性 ＜0 ＞0 ΔH－TΔS＜0，一定能自发进行 ＞0 ＜0 ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行 ＜0 ＜0 在较低温度下能自发进行 ＞0 ＞0 在较高温度下能自发进行 1．某反应A＋B===C＋D在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是(　　) A．ΔH＜0，ΔS＞0　　　 B．ΔH＞0，ΔS＞0 C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＞0，ΔS＜0 解析　ΔH＜0，ΔS＞0，一定存在ΔH－TΔS＜0，在任何温度下反应都能自发进行，A不符合题意；ΔH＞0，ΔS＞0，高温下ΔH－TΔS＜0，则反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，B不符合题意；ΔH＜0，ΔS＜0，低温下反应能自发进行，高温下不能自发进行，C符合题意；ΔH＞0，ΔS＜0，一定存在ΔH－TΔS＞0，反应在任何温度下都不能自发进行，D不符合题意。 答案　C 2．(2023·牡丹江期末)下列有关说法不正确的是(　　) A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．已知某吸热反应能自发进行，则该反应一定是熵增反应 C．通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行 D．已知反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 解析　Na与H2O反应生成氢气，是一个熵增的放热反应，则ΔH－TΔS＜0，反应可自发进行，A正确；吸热反应的ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，则该反应是熵增反应，B正确；一个放热且熵增的反应，ΔH－TΔS＜0，在任何温度下都能自发进行，C错误；反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)的ΔS<0，在室温下可自发进行，则ΔH－TΔS<0，故该反应的ΔH<0，D正确。 答案　C 1．下列说法中正确的是(　　) A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B．非自发进行的反应一定不可能发生反应 C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D．某反应低温条件下能够自发进行，则高温条件下也一定能够自发 解析　能自发进行的反应不一定迅速反应，如铁的生锈，A错误；非自发不含有“不可能”之意，如水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他功，B错误；由ΔH－TΔS<0可知，当ΔH＜0，ΔS＜0时，温度越高，反应自发进行的可能性越小，D错误。 答案　C 2．(2023·荆州检测)250 ℃和1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1，自发进行的原因是(　　) A．吸热反应　　　 B．放热反应 C．熵减反应 D．熵增效应大于能量效应 答案　D 3．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是(　　) A．1 mol CH4(g)＜1 mol H2(g) B．1 mol H2O(g)＜2 mol H2O(g) C．1 mol H2O(s)＞1 mol H2O(l) D．1 mol C(s，金刚石)＞1 mol C(s，石墨) 解析　CH4的原子个数多于H2，故熵：1 mol CH4(g)＞1 mol H2(g)，A错误；相同条件下，同一物质的物质的量越大，其熵越大，即熵：1 mol H2O(g)＜2 mol H2O(g)，B正确；等量的同一物质不同状态时的熵：固态＜液态＜气态，即熵：1 mol H2O(s)＜1 mol H2O(l)，C错误；石墨与金刚石互为同素异形体，由晶体结构可知，金刚石有着更为有序的原子结构，其熵较低，即熵：1 mol C(s，金刚石)＜1 mol C(s，石墨)，D错误。 答案　B 4．人们设想用热分解法来有效处理CO：2CO(g)===2C＋O2(g)。下列分析与判断正确的是(　　) 　 选项 项目 　 A B C D ΔH 小于0 小于0 大于0 大于0 ΔS 大于0 小于0 大于0 小于0 判断 能自发进行 低温时能自发进行 高温时能自发进行 不能自发进行 解析　根据2C(s)＋O2(g)===2CO(g)为放热反应，则2CO(g)===2C(s)＋O2(g)为吸热反应，即ΔH＞0，由2CO(g)===2C(s)＋O2(g)可知，气体体积减小，ΔS<0，任何温度下均有ΔH－T·ΔS＞0，反应不能自发进行，故选D。 答案　D 5．(1)在298 K下，若将1 mol蔗糖溶解在1 L水中，此溶解过程中，体系的ΔS________(填“＞”“＝”或“＜”)0。 (2)工业上用赤铁矿生产铁，可以选择的还原剂有C和H2。根据所学知识判断：还原剂______可使反应自发进行的温度较低。 已知：Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝＋233.8 kJ·mol－1， ΔS＝＋0.279 kJ·mol－1·K－1 Fe2O3(s)＋3H2(g)===2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH＝＋98 kJ·mol－1， ΔS＝＋0.1442 kJ·mol－1·K－1 解析　(1)溶解后混乱度增大。(2)根据ΔH－TΔS＜0为自发状态，故T＞时，该反应能自发进行。用C作还原剂时，T1＞＝≈838.0 K；用H2作还原剂时，T2＞＝≈679.6 K，故用H2作还原剂，反应自发进行的温度较低。 答案　(1)＞　(2)H2 学科网（北京）股份有限公司 $$