专题2 第2单元 第1课时 化学反应的方向-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题2　化学反应速率与化学平衡 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 第1课时　强电解质和弱电解质　弱电解质的电离平衡 2 预习作业 01 课时作业 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不借助外部力量就能自发进行的过程 在一定条件下能_________的反应 特征 具有________性，即某个方向在一定条件下是自发进行的，则其逆方向在该条件下肯定________自发进行 一、自发过程和自发反应 自动进行 方向 不能 预习作业 5 二、焓变与化学反应方向的关系 1．放热反应：大多数都能___________。 2．吸热反应：有些也能自发进行。 3．结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 自发进行 预习作业 6 三、熵变与化学反应方向的关系 1．熵：衡量一个体系__________的物理量，符号为S。体系中微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵________。 2．熵变：反应前后体系________的变化，符号为ΔS。 (1)若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的ΔS____0；反之，ΔS____0。 (2)同种物质，三态熵值大小顺序为________________。 (2)S(g)>S(l)>S(s) 3．熵变与化学反应方向的关系 化学反应的ΔS越_______，越有利于反应自发进行。 混乱度 越大 熵值 > < S(g)>S(l)>S(s) 大 预习作业 7 四、焓变与熵变对化学反应方向的共同影响 判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压，非体积功为0的情况下， 1．ΔH______0，ΔS______0，则反应一定能自发进行。 2．ΔH________0，ΔS________0，则反应一定不能自发进行。 3．ΔH______0，ΔS______0或ΔH______0，ΔS________0，反应能否自发进行与反应的__________有关。 答案　<　<　>　>(或>　>　<　<)　温度 < > > < 预习作业 8 1．下列说法中正确的是(　　) A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 C．熵增加且放热的反应一定是自发反应 D．非自发反应在任何条件下都不能实现 答案 预习作业 9 2．不能用焓变解释的自发进行的反应过程是(　　) A．铁在潮湿空气中生锈 B．天然气的燃烧 C．铜在潮湿空气中产生铜绿 D．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3 答案 解析 解析　A、B、C项反应均为放热反应，是能用焓变解释的自发过程；NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，是一个吸热的自发反应，不能用焓变解释，故选D。 预习作业 10 3．已知恒温、恒压下ΔH－TΔS<0时反应可自发进行。在100 kPa、298．15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH＝178．3 kJ·mol－1、ΔS＝160．4 J·(mol·K)－1。 (1)该反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为__________(结果保留一位小数)。 答案 不能　 1111．6 K 解析 解析　(1)ΔH－TΔS＝178．3 kJ·mol－1－298．15 K×160．4×10－3 kJ·(mol·K)－1≈130．5 kJ·mol－1>0，所以该反应不能自发进行。 (2)根据ΔH－TΔS<0时反应可自发进行可知，T>1111．6 K。 预习作业 11 课时作业 (建议用时：40分钟) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 14 答案 解析 解析　ΔH<0、ΔS>0的反应任何温度下均能自发进行。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 15 3．下列有关化学反应的方向及其判断的说法中错误的是(　　) A．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]<S[H2O(g)] B．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度有关 D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 16 解析 解析　相同物质的量的同种物质在不同状态下的熵值：S(g)>S(l)>S(s)，A正确；放热反应在一定的条件下可以自发进行，有些吸热反应在一定的条件下也可以自发进行，如常温下碳酸铵能自发地分解产生氨气，B错误；反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0中ΔS>0，故其在高温条件下可以自发进行，C正确；常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，ΔS>0，若其ΔH<0，在常温下一定能自发进行，则该反应的ΔH>0，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 17 4．已知反应FeO(s)＋C(s)===CO(g)＋Fe(s)的ΔH>0、ΔS>0(假定ΔH、ΔS不随温度而变化)，下列叙述正确的是(　　) A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程 B．高温下为自发过程，低温下为非自发过程 C．任何温度下均为非自发过程 D．任何温度下均为自发过程 答案 解析 解析　ΔH>0，ΔS>0，低温下，ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行，高温下，ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 19 5．下列说法正确的是(　　) A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝185．57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向 C．因焓变和熵变都与反应的自发性有关，故焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 20 解析 解析　吸热反应常温下也可能自发进行，如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，A错误；该反应体系混乱度增加，ΔS>0，ΔH>0，所以该反应在高温时ΔG＝ΔH－TΔS<0，可自发进行，B正确；反应能自发进行的判断依据是ΔG＝ΔH－TΔS<0，焓变和熵变不可单独作为判断依据，C错误；催化剂可以加快或减慢反应速率，但不能改变反应的限度和方向，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 21 [归纳总结]　 (1)判据ΔH－TΔS只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 (2)反应方向与条件有关，常温、常压下能自发进行的反应在其他温度和压强下不一定能自发进行。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 22 答案 解析 解析　由反应方程式可知ΔS>0，B、D错误；当ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行。ΔH<0，ΔS>0，正向任何温度下都能自发进行，A错误；ΔH>0，ΔS>0，正向在高温下能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 23 解析　常温下生成的氯化铵为固体颗粒，现象为产生白烟，A错误；常温下，氯化铵为固体，混合气体始终为等浓度的NH3和HCl的混合气体，气体的平均摩尔质量始终不变，C正确；该反应的ΔH<0，ΔS<0，该反应在低温下才能自发进行，B、D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 24 解析　A、B、D项反应均为熵减反应，且在一定温度下均能自发进行，故根据ΔH－TΔS<0可知，这三个反应均属于放热反应，故A正确，B、D错误；C项反应为熵减反应，ΔS<0，C错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 25 9．下列关于化学反应进行的方向的叙述不正确的是(　　) A．ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应 B．过程的自发性不仅能判断过程的方向，还能确定过程是否一定会发生 C．ΔH>0，ΔS<0时，反应不自发进行，如2CO(g)===2C(s)＋O2(g) D．同一种物质，气态时的熵值最大、液态时次之、固态时最小 答案 解析 解析　一定温度、压强条件下，ΔH－TΔS<0反应自发进行，钠与水的反应为熵增的放热反应，则ΔH<0、ΔS>0，反应能自发进行，A正确；过程的自发性仅能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定能发生，B错误；反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH>0、ΔS<0，所以ΔH－TΔS>0，反应在任何温度下都不能自发进行，C正确；物质的熵值与物质的状态有关，气态时混乱度最大，液态时次之，固态时最小，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 26 [规律方法]　 (1)同种物质，由固态→液态→气态是一个熵增的过程。 (2)一个反应中气体的化学计量数增大，则ΔS>0，反之ΔS<0。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 27 10．(2023·浙江三校高二联考)已知体系自由能变化ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0时反应能自发进行。两个氢化反应的ΔG与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．反应①的ΔS<0 B．反应②在600 ℃时的反应速率很快 C．温度大于1000 ℃时，反应①能自发进行 D．反应②的ΔH>0 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 28 解析 解析　由题图可知，反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小；反应②随温度的升高，ΔG逐渐增大，说明反应①是熵增反应，反应②是熵减反应，A错误；由题图无法推测反应快慢，B错误；因ΔG<0时反应能自发进行，反应①在温度大于1000 ℃时ΔG<0，故此时反应①能自发进行，C正确；反应②ΔS<0，低温下反应自发进行，则ΔH<0，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 29 11．(2023·浙江三地市高三教学质量检测)在298 K和101 kPa压力下，金刚石和石墨的熵、标准燃烧热和密度分别如表中数据所示： 此条件下，对于反应C(石墨，s)===C(金刚石，s)，下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0 B．由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝985．29 kJ·mol－1 C．金刚石比石墨稳定 D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石 答案 物质 S/(J·K－1·mol－1) ΔH/(kJ·mol－1) ρ/(kg·m－3) C(金刚石，s) 2．4 －395．40 3513 C(石墨，s) 5．7 －393．51 2260 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 30 解析 解析　根据标准燃烧热的定义可知：C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395．40 kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393．51 kJ·mol－1，反应C(石墨，s)===C(金刚石，s)的ΔH＝(－393．51 kJ·mol－1)－(－395．40 kJ· mol－1)＝1．89 kJ·mol－1＞0，ΔS＝S(金刚石，s)－S(石墨，s)＝2．4 J·K－1·mol－1－5．7 J·K－1·mol－1＝－3．3 J·K－1·mol－1＜0，A错误；由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝1．89 kJ·mol－1－298 K×(－3．3×10－3 kJ·K－1·mol－1)＝2．8734 kJ·mol－1，B错误；由A可知，反应C(石墨，s)===C(金刚石，s)是吸热反应，说明质量相同时，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 31 二、非选择题 12．(1)化学反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH(298 K)＝178．2 kJ/mol，ΔS(298 K)＝169．6 J/(mol·K)，常温下该反应________(填“能”或“不能”)自发进行，CaCO3分解反应要自发进行，温度T应高于______________K(结果保留一位小数)。 (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，ΔS(298．15 K)＝－75．8 J/(mol·K)，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_______________(结果保留整数)。 答案 不能 1050．7 T<1240 K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 32 答案 H2 用焦炭还原Al2O3所需温度太高，不太现实 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 33 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 34 13．(1)(2022·浙江1月选考)在C和O2的反应体系中会发生如下反应： 反应1　C(s)＋O2(g)===CO2(g) 　ΔH1＝－394 kJ·mol－1 反应2　2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝－566 kJ·mol－1 反应3　2C(s)＋O 2(g)===2CO(g)　ΔH3 设y＝ΔH－TΔS，反应1、2和3的y随温度T的变化关系如图所示。图中对应于反应3的线条是________。 答案 a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 35 (2)(2022·湖南高考)已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600 ℃时，下列反应不能自发进行的是________。 A．C(s)＋O2(g)===CO2(g) B．2C(s)＋O2(g)===2CO(g) C．TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋CO2(g) 答案 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 36 解析 解析　(2)将A、B、C、D项中反应依次编号为①、②、③、④。A项，由题图可知，600 ℃时反应①的ΔG<0，反应能自发进行；B项，由题图可知，600 ℃时反应②的ΔG<0，反应能自发进行；C项，由题图可知，600 ℃时反应③的ΔG>0，反应不能自发进行；D项，根据盖斯定律知，反应④可由反应①＋反应③得到，则600 ℃时其ΔG<0，反应能自发进行。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 37 　　　　　　　　　　　　　 R 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 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 B．非自发进行的反应一定不可能发生 C．能自发进行的反应实际可能没有发生 D．常温下发生反应2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑，说明常温下水的分解反应是自发反应 解析　反应的自发性和反应进行的快慢没有必然联系，能自发进行的反应不一定能迅速发生，A错误；非自发进行的反应在一定条件下也可以发生，如水分解生成H2和O2不是自发过程，但是在通电的条件下，该反应可以发生，B错误；反应的自发性是反应能否进行的可能性推断，并不是实际一定发生，即能自发进行的反应实际可能没有发生，C正确；常温下水的分解反应不能自发进行，2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑在常温下能发生是因为外界输入了能量，而自发性是没有外界干扰时体现的性质，D错误。 2．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋eq \f(1,2)Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋eq \f(1,2)O2(g)　ΔH＝91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===eq \f(1,2)O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 6．某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温下能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS<0 C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS<0 7．在常温常压的密闭容器中充入浓度均为1 mol/L的NH3和HCl，发生反应NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(？)　ΔH＝－a kJ/mol(a>0)，下列说法正确的是(　　) A．现象为产生白雾 B．该反应的ΔS>0 C．该条件下，混合气体的平均摩尔质量始终不变 D．任何温度下，该反应均能自发进行 8．下列判断正确的是(　　) A．一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0 B．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 D．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 (3)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：哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低？________。工业上不用焦炭还原Al2O3的方法炼铝的原因是______________________________________________。 已知：Fe2O3(g)＋eq \f(3,2)C(s)===2Fe(s)＋eq \f(3,2)CO2(g) 　ΔH＝233．8 kJ/mol，ΔS＝＋0．279 kJ/(mol·K) Fe2O3(s)＋3H2(g)===2Fe(s)＋3H2O(g)　ΔH＝98 kJ/mol，ΔS＝＋0．1442 kJ/(mol·K) 2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)　ΔH＝2171 kJ/mol，ΔS＝＋635．5 J/(mol·K) 解析　(1)常温时ΔG＝ΔH－TΔS＝178．2 kJ/mol－298 K×169．6×10－3 kJ/(mol·K)≈127．7 kJ/mol>0，故该反应常温时不能自发进行。由ΔH－TΔS<0得T>1050．7 K。 (2)由题给信息可知，要使反应能自发进行，应有ΔH－TΔS<0，即－94．0 kJ/mol－T×[－75．8×10－3 kJ/(mol·K)]<0，则T<eq \f(94.0 kJ/mol,75.8×10－3 kJ/（mol·K）)≈1240 K。 (3)根据ΔH－TΔS<0时反应能自发进行，且已知反应的ΔS均为正值，故T>eq \f(ΔH,ΔS)时，该反应能自发进行。用C作还原剂时，T1>eq \f(ΔH,ΔS)＝eq \f(233.8 kJ/mol,0.279 kJ/（mol·K）)≈838．0 K；用H2作还原剂时，T2>eq \f(ΔH,ΔS)＝eq \f(98 kJ/mol,0.1442 kJ/（mol·K）)≈679．6 K。故用H2作还原剂时，反应自发进行的温度较低。若用C作还原剂还原Al2O3时，需要的温度T3>eq \f(ΔH,ΔS)＝eq \f(2171 kJ/mol,635.5×10－3 kJ/（mol·K）)≈3416 K。对比上述温度可知，用焦炭还原Al2O3是不太现实的。 $$