2.2.1化学反应的方向 学案-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学导学案聚焦“化学反应的方向”，核心知识点涵盖自发反应定义、焓变与反应方向的关系、熵变的判断及自由能综合判据。课堂导入通过呈现具体化学反应实例，引导学生观察分析自发反应的倾向，逐步构建从焓变单一因素到熵变再到自由能综合判据的认知支架。 资料以实例分析和问题驱动为特色，通过思考题引导学生质疑焓变或熵变单一判据的局限性，结合练习题和当堂检测培养“宏观-微观-符号”相结合的科学思维，帮助学生形成基于自由能判据的化学观念，提升解决实际问题的科学探究与实践能力。

化学反应的方向 自发反应：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应，就称为自发反应；也可以指该反应过程有自发进行的倾向 一、焓变与化学反应进行方向的关系 观察下列化学反应，哪些反应倾向自发 C3H8(g) + 5O2(g) === 3CO2(g) + 4H2O(l) ∆H = -2217.5kJ·mol-1 2Na(s) + Cl2(g) === 2NaCl(s) ∆H = -822 kJ·mol-1 2H2O(l) === 2H2(g) +O2(g) ∆H = +484 kJ·mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) === Fe2O3(s) ∆H = -1648.4 kJ·mol-1 Cu(s) + H2SO4(aq) === CuSO4(aq) + H2(g) ∆H = +1341 kJ·mol-11 H2(g) + F2(g)=== 2HF(g) ∆H = -546.6 kJ·mol-1 结论： 思考： 所有自发进行的化学反应都是放热吗？ 二、熵变与反应的方向 体系有自发地向混乱度___________的方向转变的倾向 熵：衡量体系的_____________的物理量，符号________ ①熵值：体系的____________越大，体系的熵值就______________ ②同一物质的熵值S(g)_________S(l)________S(s) ③反应中无状态变化：S(化学计量数大) > S(化学计量数小) ④反应中无状态变化、化学计量数变化：S(种类多) > S(种类少) 练：判断下列反应前后是熵增加的反应，还是熵减少的反应 2A(s)+B(l)===C(g) 2A(g)+B(g)===C(g) 2A(g)+B(g)===3C(g) 2N2O5 (g) ===4NO2(g)+O2(g) N2(g)+O2(g)=== 2NO(g) ⑤熵变：生成物与反应物熵值之差，符号∆S，∆S_________0，反应具有自发倾向 思考：所有自发进行的化学反应都是熵增加的反应么 三.自由能与化学反应的方向 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，用来定量评价焓变和熵变在反应过程中作用 (1)自由能变化(复合判据):符号为ΔG (2) 自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ (3)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着 的方向进行，直到体系达到平衡 ①当ΔG＜0时，反应 ②当ΔG＝0时，反应 ③当ΔG＞0时，反应 思考： (1)25 ℃和1.01×105 Pa时，反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1能自发进行，其原因是_____________________________________________ (2)下列反应能否自发进行 A.2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　 ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B.Ag(s)＋1/2Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C.HgO(s)===Hg(l)＋1/2O2(g)　 ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D.H2O2(l)===1/2O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 判断化学反应自发性的方法 ① ∆H＜0 ∆S＞0 ___________________ ② ∆H＞0 ∆S＜0 __________________ ③ ∆H＞0 ∆S＞0 __________________ ④ ∆H＜0 ∆S＜0 __________________ 练：灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？(已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝-2 180.9 J·mol－1，ΔS＝-6.61 J·mol－1·K－1) 当堂检测 1.下列对熵变的判断中不正确的是 A.少量的食盐溶于水中：ΔS＞0 B.炭和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0 C.气态水变成液态水：ΔS＞0 D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0 2.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 3.某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为 A.ΔH＜0、ΔS＞0 B.ΔH＜0、ΔS＜0 C.ΔH＞0、ΔS＞0 D.ΔH＞0、ΔS＜0 4.实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应： CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。关于该反应的下列说法中，正确的是 A.ΔH＞0，ΔS＞0 B.ΔH＞0，ΔS＜0 C.ΔH＜0，ΔS＜0 D.ΔH＜0，ΔS＞0 5、反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|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 6．对于反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+161.1kJ/mol，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．2molCH4(g)和2molH2O(g)充分反应时，吸收的热量为322.2kJ C．反应的平衡常数可表示为 D．其他条件相同，增大，CH4的转化率下降 7．下列对化学反应预测正确的是 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)===2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 8．下列说法正确的是 A．自发反应是指不需要条件就能发生的反应 B．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 C．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 D．常温下，反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0 9．已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是 A．2O3(g)===3O2(g)   ΔH<0 B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)   ΔH>0 C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)   ΔH<0 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)    ΔH>0 10．(1)甲烷是重要的气体燃料和化工原料，由CH4制取合成气(CO、H2)的反应原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)  ΔH>0。当体系温度等于TK时ΔH−TΔS=0，温度大于T时ΔH−TΔS___________(填“>”“<”或“=”)0。 (2)反应I(2NH3(g)＋CO2(g)H2NCOONH4 (s)ΔH1<0)在___________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 (3)已知：H2(g)＋C2H4(g)C2H6(g)  ΔH= -137kJ·mol-1。该反应在___________(填“低温”、“高温”或“任何温度”)下能自发进行。 1 学科网（北京）股份有限公司 $