第2章 学案9 化学反应的方向-【智学校本学案】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

鲁科版化学选择性必修1 课笔 第2章化学反应的方向、限度与速率 学案9化学反应的方向 学习住多 1.知道化学反应是有方向的，通过宏观事实推理，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。 ◆课堂活动 D新知生成 1.自发反应 活动一 反应焓变与反应方向 (1)含义：在给定的条件（通常指温度、压强）下， 无需外界帮助，一经引发即能自动进行的化学 :D新知导学 反应，称为自发反应。例如钢铁生锈。 1.高山流水是一个自发进行的自然过程。请思考 (2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种 后，回答以下问题。 外力才能进行的反应。 (1)高处水一定会流到低处吗？流动的速率如 2.焓变与反应方向 何变化？ 多数能自发进行的化学反应是 反应， 但是，有不少 反应也能自发进行。有 一些焓变不大的吸热反应，在室温条件下不能 自发进行，在 条件下其焓变并没有显 (2)低处水可以流至高处吗？可采取什么措施？ 著减小，但反应却能自发进行，如碳酸钙的分解 反应。因此，不能仅用反应焓变来判断反应能 否自发进行。 (3)在“低水高流”的过程中一旦外界停止做功， 新知应用 该过程还能继续进行下去吗？ 1.正误判断 (1)自发过程不需任何条件就能发生。() 2.什么是自发过程？有什么特点？ (2)能自发进行的反应，其反应速率一定很大。 () (3)凡是放热反应都是自发反应，吸热反应都是 非自发反应。 () 3.CaCO,在室温下不能自发分解，但在高温下能 (4)室温下，冰变成水属于自发过程。() 自发分解，分解热化学方程式如下： (5)所有的自发反应都是放热的。 CaCO3(s)-CaO(s)+CO2(g) 2.下列自发反应可用焓判据来解释的是() △H(298K)=+178.2kJ·mol-1 A.2N2 O(g)=4NO2 (g)+02(g)AH=+ △H(1200K)=+176.5kJ·mol1 56.7kJ·mol-1 由此可得出的结论： B.(NH)2CO(s)-NH,HCO(s)+NH(g) △H=+74.9kJ·mol-1 1142 化学反应的方向学案9 C.2H2(g)+O2(g)—2H20(1) △H= (2)同一物质的熵值：S(g) S(1) 571.6kJ·mol-1 S(s)。在同一条件下，不同物质的熵 课 D.CaCO(s)-CaO(s)+CO,(g)AH=+ 不同。 记 178.2kJ·mol-1 (3)相同条件下的不同物质，分子结构越复杂， [归纳总结] 熵值越大。 (1)多数放热反应是自发进行的，有些吸热反应也 3.嫡变正负判断依据 可以自发进行，只用放热（△H<0)或者吸热（△H> (1)物质由固态到液态、液态到气态、固态到气 0)判断反应能否自发进行是不全面的。 态的过程，△S>0,是嫡增加的过程。 (2)对自发反应中“一定条件”的理解 (2)气体体积增大的反应，通常△S>0,是熵增 ①包括能加快化学反应速率的条件，如“搅拌、研 加的反应。 磨”等。 (3)气体体积减小的反应，通常△S<0,是嫡减 ②包括反应开始时需要，开始后就不再需要的条 小的反应。 件，如“点燃、光照、加热、高温”等。 4.反应熵变与化学反应方向 熵 有利于反应的自发进行，有些熵 活动二反应嫡变与反应方向 的反应在一定条件下也能自发进行。不 D新知导学 能只根据反应嫡变来判断反应能否自发进行。 1.分析下列反应，判断嫡变及反应能否自发进行： 少新知应用 (1)反应CaCO3+2HCl一CaCL2+H2O+ 1.正误判断 CO2↑的△S (填“>”“<”或“=”，下 (1)熵增的反应一定能自发进行。 () 同)0，常温下 (填“能”或“不能”，下同) (2)同种物质不同状态时嫡值不同，气态时 自发进行。 最大。 () (2)自发反应：4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O (3)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增 (1)-4Fe(OH)3(s)的△S 0 加的反应。 ( ) (3)二氧化碳通入澄清石灰水的反应： (4)一定温度下，反应MgC12(1)—Mg(1)+ Ca(OH)2 (aq)+CO2(g)-CaCO3(s)+H2O Cl2(g)的△H>0、△S>0。 ( (1),常温下 自发进行，△S 0。 (5)与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的 2.从“火柴梗由高处自由下落”实验中，探究自发 熵减小。 ) 过程中能量和混乱程度的变化趋势。 2.下列对嫡变的判断不正确的是 ) A.少量的食盐溶于水中：△S>0 B.碳和氧气反应生成CO(g):△S>0 D新知生成 C.气态水变成液态水：△S>0 1熵、熵变的概念 D.CaCO,(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g): △S>0 定义描述体系 的物理量 熵符号 [归纳总结] 反应熵变与反应方向 熵变 反应产物的总熵与反应物的总嫡之差，符 号为，常用单位：J·mo1·K1 (1)二者关系： 2.影响熵值大小的因素 自发进行的 -大多数是熵增加的反应 (1)纯物质熵值的大小与物质的 化学反应 也有些是熵减小的反应 以及 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发 因素有关。 进行。 4310 鲁科版化学选择性必修1 △S 活动三用焓变与嫡变综合判断反应方向 课 △H<0 △>0 >新知导学 △S>0 △S>0 记 任何温度下反应 高温下反应 做以下两个实验，观察实验现象，判断化学过 都能正向自发进行 能正向自发进行△H 程能否发生，并阐述理由。若能反应，请写出化学 △H<0 △H>0 方程式： △S<0 △S<0 (1)盐酸滴加到石灰石上 低温下反应 任何温度下反应 能正向自发进行 都不能正向自发进行 (2)二氧化碳气体通入氯化钙溶液中 D新知应用 1.正误判断 D 新知生成 (1)在其他外界条件不变的情况下，使用催化 1.化学反应方向的判据 剂，可以改变化学反应进行的方向。() 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的 (2)合成氨反应N2(g)+3H2(g)一2NH3(g) 条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和 △H<0,高温有利于其自发进行。() 嫡变来综合判断，判据为△G=△H一T△S(△G (3)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，更 适合于判断大多数化学反应进行的方向。 为反应的吉布斯自由能变)。 △G=△H-T△S 0,反应正向能自发 (4)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反 进行； 应能正向自发进行。 () △G=△H-T△S 0,反应达到平衡 (5)反应NH(g)+HC1(g)—NH,CI(s)在室 状态； 温下可正向自发进行，则该反应的△H<0。 △G=△H-T△S 0,反应正向不能自 () 发进行。 2.(2024·河北邢台五岳联盟高二月考)化学反应 注意：“△H一T△S判据”只能用于判断等温、 进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关 等压及除了体积功以外不做其他功的条件下， 说法正确的是 () 反应正向自发进行的趋势，即反应发生的可能 A.反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的△S>0 性，但它并不能说明在该条件下可能正向自发 B.△H<0或△S>0的反应一定能正向自发 进行的反应能否实际发生，这是因为反应能否 进行 实际发生还涉及反应速率问题。 C.1molH2O在不同状态时的嫡值：S[H2O 2.反应方向判据的相关规律 (g)]<S[H,O(s)] (1)放热的熵增加反应一定能正向自发进行，吸 D.反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H> 热的熵减小反应一定不能正向自发进行。 0,该反应能否正向自发进行与温度有关 [归纳总结] (2)当反应的焓变和嫡变的影响相反，且二者大 利用“烩判据”或“熵判据”判断反应进行方向 小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 时应注意的问题 ①一般常温下自发进行的放热反应，焓变对反 (1)焓和熵的变化都只取决于体系的始态和终态， 应方向起决定性作用。 与变化的途径无关。 ②一般常温下自发进行的吸热反应，熵变对反 (2)只用“焓判据”或“熵判据”判断反应能否自发 应方向起决定性作用。 进行不全面。 (3)当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温 (3)反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能 度有可能对反应的方向起决定性的作用。 确定反应一定会发生，反应能否发生，还要看具体 △H、△S与反应方向的关系如图所示： 的条件。 144 化学反应的方向 学案9 课堂小结 A.是吸热反应 B.是放热反应 特点 课 化学反应进 自发反应 C.是熵减少的反应 行的类型 实例 D.嫡增加效应大于焓效应 记 化学反 非自发反应 应进行 4.下列内容与原因或结论不对应的是 ( 】 的方向 化学反应方 焓判据 复 向的判据 判据 选项 内容 原因或结论 熵判据 A H2O(g)变成H2O(1) 该过程△S>0 课堂达标 硝酸铵溶于水可自发进行 因为△S>0 1.下列说法中正确的是 该反应不能 一个反应的△H>0、△S A.△H<0的反应均是自发反应 正向自发 <0 进行 B.△S为负值的反应均不能正向自发进行 C.冰在室温下自动融化成水，是熵增加的重要 H2(g)+F2(g)—2HF 该反应在任 结果 (g)△H=-271kJ· 何温度下均 D.高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 D mol1△S=+8J· 可正向自发 2.(2025·河南豫南名校高二上期中)下列说法或 mol1·K-1 进行 解释错误的是 () A.反应N2(g)十3H2(g)=2NH3(g)可以正 5.已知一个可逆反应，若正反应为自发反应，则其 向自发进行的原因是△H<0 逆反应为非自发反应；反之，亦然。 B.一定条件下，使用催化剂可以使非自发反应 (1)已知2C0(g)==C02(g)+C(s),T=980 变成自发反应 K时，△H一T△S=0。当体系温度低于980K C.常温下，反应C(s)十CO2(g)一2CO(g)不 时，估计△H一T△S (填“大于”“小 能正向自发进行，则该反应的△H>0 于”或“等于”，下同)0；当体系温度高于980K D.已知反应N2H4(1)一N2(g)+2H2(g) 时，估计△H-T△S 0。 △H=-50.6kJ·mol1,它在任何温度下 (2)电子工业中清洗硅片上SiO,(s)的反应为： 都能正向自发进行 SiO,(s)+4HF(g)-SiF(g)+2H2O(g) 3.(2025·北京清华大学附属中学高二上期中)25℃、 △H(298.15K)=-94.0kJ·mol1△S 1.01×105Pa时，2N2O3(g)—4N02(g)+02 (298.15K)=-75.8J·mol-1·K-1,设△H (g)△H=+56.76kJ·mol1,该反应能正向 和△S不随温度而变化，则此反应正向自发进 自发进行的原因是 行的温度T的范围是 课后反思 4510发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应为O2十2H2O十课堂达标 4e=4OH,故C正确；由图可知，铁片腐蚀最严重区域不 1.D[燃料发动机能将化学能转变为动能，故A错误；太阳能 是生锈最多的区域，而是液滴中心区，故D正确。] 电池板将太阳能转变为电能，故B错误；和谐号动车飞驰的 5.[答案](1)Zn牺牲阳极保护法(2)阴阴极电保护法 时候将电能转变为动能，故C错误；世界首部可折叠柔屏手 (或外加电流阴极保护法)先滴加新制氯水，再加KSCN溶 机通话是原电池的应用，是将化学能转变为电能，实现了能 液，若溶液不变红色（合理即可）(3)可使铁发生钝化作用的 量之间的转化，故D正确。] 学案8设计载人航天器用化学电池 2.A[原电池工作时，阴离子移向负极，电子由负极经外电路 流向正极，A项正确，B项错误；通氧气的电极为正极，发生还 与氧气再生方案 原反应，电极反应为O2十4e十2CO2一2CO?,C、D项 课堂活动 错误。] 活动一 新知导学 3.A[反应①为C0,+4H,一定条件CH,十2H,0,反应②为 (1)提示：二者不同之处在于“阿波罗”飞船使用的氢氧燃料 2H,0通电2H,个+0，个，氢原子部分进入甲烷，用于循环的 电池为多孔碳载镍电极，而简易氢氧燃料电池为石墨电极； 氢原子利用率达不到100%，A错误、C正确；太阳能可作为 镍对燃料电池反应有催化作用。 反应①和②的能量来源，B正确；H2O和CH4都是常见的10 (2)提示：以电解质溶液作为离子导体的氢氧燃料电池在使 电子微粒，等物质的量的H2O和CH4含有的电子数相同，D 用时生成的水会稀释电解质溶液，碱性电解质溶液还会与二 正确。] 氧化碳反应，这些问题都会导致电池内阻增大，从而降低电 4.D[氢能是利用太阳能等产生的，故属于二次能源，选项A 池的工作效率。 正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为 (3)提示：要解决以上问题，在设计电池时，可以附设电解质 电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化 溶液循环系统，这样既便于浓缩电解质溶液或补充电解质， 等，选项B正确；太阳能、风能、氢能都属于新能源，选项C正 又便于更换已污染的电解质溶液；也可以更换离子导体，如 确；太阳能电池的供电原理实际是热能转化为电能，而燃料 使用酸性电解质溶液作为离子导体，避免电解质溶液与二氧 电池的供电原理是将化学能转化为电能，所以二者的供电原 化碳反应，或采用固体材料离子导体，避免电解质溶液被生 理是不相同的，选项D错误。] 成的水稀释，同时将生成的水冷凝回收再利用。 5.[解析](1)碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子发生氧 新知应用 化反应生成H2O,电极反应为H2一2e+2OH一2H2O; 1.[答案](1)√(2)×(3)√(4)/(5)√ 电解水生成氢气和氧气的体积之比为2：1，则混合气体中生 2.B[氢氧燃料电池中通入氢气的一极为负极，因此a极是负 极，b极是正极，故A错误；b极是正极，正极上O,得电子和 成氧气的体积为 3×33.6L=11.2L,转移电子物质的量为 C02反应生成C0?,电极反应式为2C02十O2十4e 11.2L 2CO号，故B正确；该装置为原电池，工作时化学能转化为电 2.4L·m0lX4=2m0l。(2)由题意可知，该装置为电解 能，故C错误；在原电池中，阴离子向负极移动，因此CO?向 池，由总反应一阳极反应即得阴极电极反应。 a极移动，故D错误。] [答案](1)H2-2e+20H —2H202(2)2C02+ 活动二 4e+2H20-2C0+4OH 新知导学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 [解析](1)△H=反应物的总键能一反应产物的总键能，则萨 巴蒂尔反应的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)一CH4(g)》 +2H2O(g)△H=[(2×800+4×435)-(4×415+4×465)] 学案9化学反应的方向 kJ·mol1=一180kJ·mol1。(2)①燃料电池中，通入燃料氢 气的电极为负极，通入助燃物空气的电极为正极，由题图可知， 课堂活动 b电极为正极，电极为负极，负极上氢气失去电子发生氧化反 活动一 应，a电极的电极反应为H2一2e十CO一H20+CO2。 新知导学 ②电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，则阳极为d极，阳 1.(1)提示：在自然界中水往低处流，是个自发进行的过程。根 极上氢氧根离子失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应为 据万有引力定律，水受到地球引力的作用，也就是重力的作 40H-4e-2H20+02个。 用，向地心方向运动。在重力作用下水从高处流向低处，本 [答案](1)C02(g)+4H2(g)CH(g)+2H,O(g) 身的势能由大变小，转化为动能，使得水的流速会变快。 △H=-180kJ·mol-1 (2)提示：生活当中，经过人为干涉后，也能出现低处水流向高 (2)①正H2-2e+CO?—H2O+C0, 处的情况，比如在农田灌溉时，用抽水机把地下水抽到地上 ②d4OH-4e—2H2O+O2个 也就是必须外界对水做的功，足以克服水由低处到高处的势 新知应用 能变化，才能实现水从低处流向高处。 1.[答案](1)/(2)×(3)/(4)×(5)/ (3)提示：一旦外界停止做功，该过程就会停止，不能继续。 2.D[由图示可知，利用太阳光在催化剂表面实现了H2O分 2.提示：自发过程是指在一定条件下，不用借助于外力就可以 解为H2和O2,光能转化为化学能，故A正确；过程Ⅱ中生成 自发进行的过程。体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 了O一O,释放能量，故B正确；该过程的总反应是H2O分解 在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 为H2和O2,故C正确；由图可知，过程Ⅲ中H2O2转化为 3.提示：有些反应焓变不大的吸热反应（△H>0),在常温下不 H2和O2,属于氧化还原反应，故D错误。] 能自发进行，但在较高温度下能自发进行。 18 新知生成 已知反应N2H4(I)—N2(g)+2H2(g)△H=-50.6kJ· 2.放热吸热高温 mol1,即△H<0、△S>0,则它在任何温度下都能正向自发 新知应用 进行，D项不符合题意。] 1.[答案](1)×(2)×(3)×(4)/(5)× 3.D[2N2O3(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ· 2.C[从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转 mol厂1，是一个吸热反应，△H>0,反应能够正向自发进行，必 化，有使体系能量降低的趋势，表现为放热反应，较易进行。] 须满足△G=△H一T·△S<0,所以△S>0,且嫡增加效应大 活动二 于焓效应，故选D。] 新知导学 4.A[H2O(g)变成H2O(1),体系混乱度减小，则△S<0,A项 1.（1)提示：>；能。 符合题意；常温下硝酸铵溶于水是一个能自发进行的吸热过 (2)提示：<。 程，且硝酸铵溶解生成自由移动的离子，是嫡增加的过程，△S (3)提示：能；<。 >0,B项不符合题意；一个反应的△H>0、△S<0,则△H 2.提示：火柴梗从高处自由下落的过程中，重力势能由大变小， T△S>0,所以该反应不能正向自发进行，C项不符合题意； 转化为动能；火柴梗的混乱程度变大。 △H=-271kJ·mol1,△S=+8J·mol1·K-1,由△H- 新知生成 T△S<0的反应可正向自发进行可知，该反应在任何温度下 1.无序程度S△S 都能正向自发进行，D项不符合题意。] 2.(1)种类数量聚集状态温度压强(2)>> 5.[解析](1)C(s)十CO2(g)一2C0(g)的反应为吸热反应 4.增加减小 △H>0,则2CO(g)CO2(g)十C(s)为放热反应，△H<0, 新知应用 且该反应△S<0,T=980K时，△H一T△S=0,则当T<980 1.[答案](1)×(2)/(3)√(4)/(5)× K时，△H-T△S<0,T>980K时，△H-T△S>0。 2.C[食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)十O2(g) (2)由题给信息可知，要使反应能正向自发进行，应有△H 2CO(g),气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成 T△S<0,即-94.0k·mol1-TX(-75.8X103k. 液态水是体系混乱度减小的过程，为嫡减小的过程； CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加的反应。] 94.0kJ·mol1 mor1·K)<0,则T<75.8X109k·m0·K 活动三 1240K。 新知导学 [答案](1)小于大于(2)T<1240K (1)提示：盐酸滴加到石灰石上，有气体生成，能发生化学反应： 2HCl+CaCO,—CaCl2十H,O+CO2个。将温度计置于实验 学案10化学平衡常数 平衡转化率 体系中，发现温度计示数升高，说明反应放热。此反应能自发 课堂活动 进行的原因有二，一是反应放热，二是由液态和固态的反应物 活动 生成液态和气态的产物，体系混乱度增大，即熵增加。 新知导学 (2)提示：此反应为题述反应的逆过程，其不能发生的原因对应 1.提示：①：由浓度和反应关系可知厂过量，所以要说明溶液中 也为两点，一是反应吸热，二是体系混乱度减小，即熵减小。 存在2Fe3++2I一2Fe2++L2平衡则只要证明溶液中含 新知生成 1.<= > Fe3+即可。 新知应用 2.不一定不一定是是不一定是不一定不一定 1.[答案](1)×(2)×(3)/(4)/(5)√ 是是不一定是是不一定是是 2.D[该反应为混乱度减小的反应，△S<0,A错误；△H一 新知生成 T△S<0的反应可以正向自发进行，△H<0或△S>0的反 (1)系数 不同方向 应不一定能正向自发进行，B错误；物质由液态变为气态，混 新知应用 乱度增大，熵增加，故S[H2O(g)]>S[H2O(s)],C错误；反 1.[答案](1)×(2)/(3)×(4)×(5)√ 应CaCO3(s)-CaO(s)+CO2(g)的△S>0、△H>0,由于 2.B[可逆反应处于平衡状态时，同种物质正、逆反应速率相 反应自发进行时△H一T△S<0,故该反应在高温下能正向 等但不等于0，A错误；化学反应中原子守恒，所以当反应达 自发进行、低温时不能正向自发进行，所以该反应能否正向 到化学平衡时，SO2和SO3中硫原子的总物质的量等于反应 自发进行与温度有关，D正确。] 初始时SO2的物质的量，B正确；当反应达到化学平衡时2 课堂达标 mol SO2和1molO2不可能完全转化为2 mol SO3,故放出 1.C[A项，△H<0(放热)的反应有的是非自发反应，如合成 的热量小于197k,C错误；化学方程式中SO,和O2的系数 氨反应。B项，△S为负值（熵减小）的反应有的也能正向自发 不同，二者的生成速率不同，D错误。] 进行，如NH3十HCl一NH4Cl。C项、D项都是体系无序程 活动二 度增大的过程，都属于熵增加的过程。] 新知导学 2.B[反应N2(g)+3H2(g)=2NH2(g)的△S<0,若△H> (1)1.081.71×1021.381.72×1021.621.71×102 0,则反应在任何条件下都不能自发进行，所以可以自发进行 3.891.70×102 的原因是△H<0,A项不符合题意；催化剂只能改变反应的 (2)提示：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，反 活化能，从而改变反应速率，但不能改变反应的自发性，所以 应产物浓度暴之积与反应物浓度暴之积的比值是一个常数，这 使用催化剂，不可以使非自发反应变成自发反应，B项符合题 个常数就是该反应的化学平衡常数，通常用符号K表示。 意；反应C(s)十CO2(g)=2CO(g)的△S>0,但在常温下不 新知生成 能正向自发进行，则表明该反应的△H>0,C项不符合题意； 1.(2)无关增大 91