2020版高中化学第2章第1节化学反应的方向学案（含解析）鲁科版.docx

第1节化学反应的方向核心素养发展目标1.证据推理与模型认知：了解熵和熵变，理解焓变、熵变与反应方向的关系，构建综合运用焓变与熵变判断化学反应进行方向的思维方法模型。2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。一、反应焓变、熵变与反应方向1反应焓变与反应方向(1)实例：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，H0，常温下能自发进行。2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，H0，常温下能自发进行。NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)，H0，该反应在常温下能自发进行。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)，H0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。(2)反应焓变与反应方向的关系反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。2反应熵变与反应方向(1)熵概念：描述体系混乱度大小的物理量，其符号为S，单位是Jmol1K1。意义：熵值越大，体系混乱度越大。影响因素同一物质：S(g)S(l)S(s)。(2)反应熵变概念：反应产物总熵和反应物总熵之差，符号为S。正负判断论据(3)反应熵变与反应方向熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。化学反应方向与焓变、熵变的关系(1)从焓变(能量)角度：H0，有利于反应自发进行。(3)在实际的化学反应中，当H与S符号相同时，对化学反应方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。例1已知下列过程都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是()A2Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s)H0BC3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H0D2Mg(s)O2(g)=2MgO(s)H0答案C解析焓判据是指H0，按焓判据反应不能自发进行，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。考点焓变和熵变与反应方向的判断题点反应焓变与反应方向思维启迪一般常温下自发进行的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。例2碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是()A碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B碳铵分解是因为外界给予了能量C碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分解答案A解析放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。考点焓变和熵变与反应方向的判断题点反应熵变与反应方向思维启迪一般常温下自发进行的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。二、焓变与熵变对反应方向的共同影响1反应方向的判据在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。(1)HTS0反应不能自发进行。2温度与反应方向的关系(1)放热和熵增加都有利于HTS0，因此放热的熵增加反应一定能自发进行，吸热的熵减小反应一定不能自发进行。(2)当反应的焓变和熵变的影响相反，且二者大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。(3)当反应的焓变和熵变的影响相反，且二者相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。例3下列反应中，一定不能自发进行的是()A2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03kJmol1S1110Jmol1K1BCO(g)=C(s，石墨)O2(g)H110.5kJmol1S89.36Jmol1K1C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3kJmol1S280.1Jmol1K1DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.301kJmol1S184.05Jmol1K1答案B解析A项为放热的熵增加反应，在任何温度下都有HTS0，故该反应一定不能自发进行；C项为放热的熵减小反应，在低温时可能有HTS0，因此该反应在低温下能自发进行；D项为吸热的熵增加反应，在高温时可能有HTS0，因此该反应在高温下能自发进行。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点由焓变、熵变判断反应进行的方向思维启迪(1)在利用HTS作为判据判断反应方向时，给出H的单位通常为kJmol1，S的单位通常是Jmol1K1，进行计算时应将二者的单位统一。(2)利用H、S的符号和HTS进行推理，可以避开计算。例4已知吸热反应：2CO(g)=2C(s)O2(g) ，设H和S不随温度而变，下列说法中正确的是()A低温下能自发进行B高温下能自发进行C任何温度下都能自发进行D任何温度下都不能自发进行答案D解析已知反应：2CO(g)=2C(s)O2(g)的H0，S0，所以HTS0，在任何温度下反应都是不能自发进行的，A、B、C错误，D正确。考点复合判据与反应进行方向的判断题点自发反应进行适宜温度的选择相关链接(1)对反应进行方向判断的讨论类型HS反应的自发性100HTS0，一定能自发进行200HTS0，一定不能自发进行300HTS因温度的变化而可能大于0或小于0，反应自发性也因温度变化而改变。一般来说，低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主，H0，S0的反应在较低温度下能自发进行；H0，S0的反应在较高温度下能自发进行400(2)温度对反应进行方向的影响根据复合判据HTS可知，反应熵变S对化学反应方向的影响是与温度相关联的，因此温度也可以影响反应进行的方向。严格来讲，温度对反应的焓变与熵变都有影响，但是在焓变与熵变随温度变化不大的范围内，可以认为它们是定值。1下列关于焓变和熵变的说法正确的是()A化学反应的焓变与反应的方向有关，化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向，化学反应的熵变不能决定化学反应的方向C焓变为负的反应都能自发进行，熵变为正的反应也都能自发进行D化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素答案D解析一个反应的HTS0B反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0CCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0D常温下，反应C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0答案B解析A项，该反应能自发进行，则HTS0，即HTS，而S0(气体化学计量数反应后减小)，则H0，错误；B项，该反应可自发进行，则HTS0，即H0、S0(气体化学计量数反应后减小)，则H0，即HTS，又知T0、S0(气体化学计量数反应后增大)，则H0，错误；D项，该反应不能自发进行，则HTS0，即HTS，又知T0、S0(气体化学计量数反应后增大)，则H0，错误。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变和熵变大小的判断4(2018天津红桥区期中)25和1.01105Pa时，反应：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7kJmol1能自发进行，其原因是()A该反应是吸热反应B该反应是放热反应C该反应是熵减小的反应D熵增效应大于能量效应答案D解析根据熵判据，该反应是熵增反应，能自发进行；根据焓判据，该反应是吸热反应，不能自发进行。事实上该反应能自发进行，说明熵增效应大于能量效应。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变、熵变大小的判断5现有反应：2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H0，下列有关说法正确的是()AH0的化学反应一定不能自发进行B该反应熵增大(即S0)C该反应在任何条件下一定能自发进行D自发过程一定使体系的熵增大答案B解析H0的化学反应也有能自发进行的，A项错误、B项正确；该反应只有在高温条件下才能自发进行，C项错误；自发过程也有使体系的熵减小的，D项错误。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变、熵变大小的判断6回答下列问题：(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H0，简述该设想能否实现的依据：_。(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是_(填字母)。aCO(g)=C(s)O2(g)b2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)c(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)dMgCO3(s)=MgO(s)CO2(g)(3)25和1.01105Pa时，反应：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H56.76kJmol1能自发进行的原因是_。(4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，化学方程式为C(s)H2O(g)=H2(g)CO(g)H131.3kJmol1，S133.7Jmol1K1。该反应在低温下能否自发进行？_(填“能”或“不能”)。答案(1)该反应是H0、S0、S0，故不能实现该反应。(2)a、b、c、d的H0，b、c、d反应的S0，HTS0时，反应才能自发进行，所以在高温下才能自发进行。a项S0，所以在高温时该反应不能自发进行。(3)该反应能自发进行，说明HTS0，而该反应的H0，S0，故S对反应方向起决定作用。(4)根据HTS982.0K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。考点复合判据与反应进行方向的判断题点反应进行方向判断的相关综合题组一自发过程和自发反应1下列关于自发过程的叙述中，正确的是()A只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程C同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程答案C解析在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。考点自发过程和自发反应题点自发过程(或反应)的理解2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考点自发过程和自发反应题点自发过程的判断题组二焓变和熵变与反应进行方向的判断3下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是()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自发进行D焓变为负值的反应都能自发进行答案C解析可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点焓变与反应进行方向的关系4以下自发过程或化学反应可用焓变来解释的是()A硝酸铵溶于水B2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7kJmol1C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9kJmol1D2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6kJmol1答案D解析A、B、C项中的过程或化学反应均是吸收热量的，H0；只有D项中H0，是放出热量的自发反应，适合用焓变来解释。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点焓变与反应进行方向的关系5(2018青岛二中期末)已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9kJmol1，下列说法正确的是()A该反应中熵变、焓变皆大于0B该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行D能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应答案A解析根据反应方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以也可能自发进行，B项错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下自发，C项错误；能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应，D项错误。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点熵变与反应进行方向的关系6下列反应在常温下能自发进行，并既能用焓判据解释又能用熵判据解释的是()AHCl(g)NH3(g)=NH4Cl(s)B2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)C2Na2O22H2O=4NaOHO2DBa(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O答案C解析A项，两种气体生成一种固体，熵减小，不能用熵判据解释，不符合题意；B项是吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意；C项，该反应是放热反应，生成物能量降低，能用焓判据解释，同时，固体与液体反应生成了气体，熵增加，也能用熵判据解释，符合题意；D项，NH4Cl与Ba(OH)28H2O反应产生NH3，熵增加，能用熵判据解释，同时温度降低，是一个吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点由焓变、熵变判断反应进行的方向7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kJmol1)的变化。关于该反应的下列说法中，正确的是()AH0，S0BH0，S0CH0，S0DH0，S0答案C解析根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，H0；该反应发生后气体的物质的量减小，S0。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变、熵变大小的判断8(2018宜昌高二月考)“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，S0的是()A3Fe(s)4H2O(g)=Fe3O4(s)4H2(g)B2NO2(g)=N2O4(l)C2IBr(l)=I2(s)Br2(g)D(NH4)2CO3(s)=2NH3(g)CO2(g)H2O(g)答案B解析选项B中的反应是由气体转化为液体，混乱度减小，S0。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变、熵变大小的判断题组三复合判据与反应进行方向的判断9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|H|17kJmol1，|HTS|17kJmol1，则下列正确的是()AH0，HTS0BH0，HTS0CH0，HTS0DH0，HTS0答案A解析该反应在一定温度下能够自发的向右进行，这说明HTS一定小于0，根据方程式可知该反应的S0，所以如果H0，则该反应在任何温度下都是自发进行的，而该反应在一定温度下能够自发的向右进行，因此该反应的反应热H0，故选A。考点复合判据与反应进行方向的判断题点由复合判据判断焓变、熵变的大小10分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163kJmol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s)H127kJmol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91kJmol1DH2O2(l)=O2(g)H2O(l)H98kJmol1答案D解析反应自发进行的前提条件是反应的HTS0，S0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，H0，S0，在较低温度下，HTS0，S0，若反应能够自发进行，即HTS0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，H0，在任何温度下，HTS0，且随温度的升高而增大。考点复合判据与反应进行方向的判断题点由复合判据判断反应进行的方向12某反应2AB(g)C(g)3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为()AH0，S0BH0，S0CH0DH0，S0答案D解析该反应是一个气体物质的量增大的反应，即S0，故其逆反应S0；又知其逆反应在低温下能自发进行，可知逆反应的H0。考点复合判据与反应进行方向的判断题点反应中焓变、熵变大小的判断13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、100kPa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、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为H2180.9Jmol1，S6.61Jmol1K1)()A会变成灰锡B不会变成灰锡C不能确定D升高温度才会变成灰锡答案A解析在等温、等压条件下，自发反应总是向着HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0、100kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡灰锡的HTS值的问题。HTS2 180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37Jmol10B硝酸铵溶于水可自发进行该反应的S0C一个反应的H0，S0反应一定不能自发进行DH2(g)F2(g)=2HF(g)的H271kJmol1S8Jmol1K1反应在任意温度下都不能自发进行答案B解析物质由气态变为液态，混乱度减小，即S0，A项不符合题意；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，S0，反应可自发进行，B项符合题意；H0，S0，根据复合判据可知，高温时HTS0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由H0，S0知，HTS0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。考点复合判据与反应进行方向的判断题点反应进行方向判断的相关综合15(2018武汉高二检测)在化学反应A(g)B(g)2C(g)D(g)HQkJmol1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)Q_0(填“”“”“”或“”)。(3)该反应_自发进行(填“能”或“不能”)。答案(1)(3)能解析根据图像可知，该反应是放热反应，故Q0。根据反应特点可知，该反应是熵增加的反应，据此可知该反应能自发进行。考点复合判据与反应进行方向的判断题点由复合判据判断反应进行的方向16(2018安徽淮北一中高二月考)(1)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)H(298.15 K)94.0 kJmol1、S(298.15 K)75.8 Jmo