人教版选修4 第2章第4节 化学反应进行的方向 学案 (1).doc

第四节化学反应进行的方向1.反应方向的焓判据是指放热过程中体系能量降低，h0)的方向转变的倾向。3同一物质由固态(s)液态(l)气态(g)的过程为熵值增大的过程，s0；反之，为熵值减小的过程，s0。4当 h0，反应能自发进行；当h0，s0，反应不能自发进行。1常温下就能进行的反应一定是放热反应吗？需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？提示：常温下就能进行的反应不一定是放热反应，如常温就能进行的ba(oh)28h2o与nh4cl的反应是吸热反应，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，如木炭的燃烧。2如何判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应？提示：(1)从焓变判断，h0为吸热反应。(2)从反应物与生成物总能量的相对大小判断。若反应物的总能量大于生成物的总能量，则为放热反应；若反应物的总能量小于生成物的总能量，则为吸热反应。(3)从键能大小判断。若断裂化学键吸收的总能量小于形成化学键放出的总能量，则为放热反应，若断裂化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量，则为吸热反应。自发过程和自发反应新知探究探究1水能自发的由高处流向低处，试从能量变化角度分析该自发过程。提示：水由高处流向低处是体系由高能状态转变为低能状态。探究2为什么日常生活中常用的铁器会生锈，而铁锈不会变成铁？试从能否自发进行的角度分析。提示：铁生锈是自发进行的反应而铁锈变成铁是不能自发进行的反应。探究3自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？提示：自发反应和非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。例如，c的燃烧是一个自发反应，但需要借助外界条件“点燃”反应才能发生。必记结论1自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程。(2)特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。2自发反应在一定条件下，有可以发生反应的趋势的一类反应，就称为自发反应。3非自发反应不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。成功体验1下列过程是非自发的是()a水由高处向低处流b天然气的燃烧c铁在潮湿空气中生锈 d室温下水结成冰解析：选 d自然界中水由高处向低处流，天然气的燃烧，铁在潮湿空气中的生锈，室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。化学反应方向的判断新知探究探究1放热反应是否都能自发进行？吸热反应是否都不能自发进行？提示：多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有些吸热反应也能自发进行。如nh4hco3(s)ch3cooh(aq)=ch3coonh4(aq)co2(g)h2o(l)h37.30 kj/mol能自发进行。探究2试比较水的三态(冰、液态水、水蒸气)的熵值大小。堤示：s(g)s(l)s(s)探究3熵增的反应是否都能自发进行？熵减的反应是否都不 能自发进行？提示：多数能自发进行的化学反应是熵增的反应，但有些熵减的反应也能自发进行。如：2al(s)fe2o3(s)=al2o3(s)2fe(s)s39.4 j mol1k1尽管反应是熵减的反应，但在高温下也能自发进行。必记结论1焓判据(1)放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。(2)h0有利于反应自发进行，自发反应不一定要hs(l)s( s)(3)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号s)大于零。(4)熵判据：体系有自发地向混乱度增大(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。s0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要s0。熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。3复合判据研究表明，在温度、压强一定条件下，化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果。(1)若h0反应一定自发进行。(2)若h0，s0，s0反应能否自发进行与反应的温度有关。(3)若h0，s0，因此该过程是熵增加的过程。(2)水煤气转化反应，气态物质的物质的量在反应前后未发生变化：(11)(11)0，估计该过程的熵变很小。(3)生成臭氧后，气态物质的物质的量减小：230b炭和氧气反应生成co(g)：s0c气态水变成液态水：s0dcaco3(s)受热分解为cao(s)和co2(g)：s0解析：选c食盐溶于水是典型的熵增加过程；2c(s)o2(g)=2co(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；caco3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应。考查化学反应进行方向的判断例2(天津高考)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。解析该反应为熵减的反应，s0，故反应不能自发进行。答案：该反应是熵减、焓增的反应，任何温度下均不能自发进行。判断化学反应自发性的方法焓变(h)熵变(s)反应在该状况下能否自发进行0能自发进行00不能自发进行000不能定性判断2判断反应：caco32hcl=cacl2h2oco2的反应能否自发进行？答案：该反应的h0，故该反应能自发进行。课堂双基落实1、下列过程是自发进行的吸热反应的是()anaoh与hcl反应bco与o2点燃c消石灰与氯化铵晶体的反应dso3与h2o反应解析：选c以上四个反应都可自发进行，但a、b、d三项中的反应都为放热反应，只有c项是吸热反应。2以下自发反应能用焓判据来解释的是()a硝酸铵自发地溶于水bh2o(l)=h2o(g)h44.0 kjmol1c(nh4)2co3(s)=nh4hco3(s)nh3(g)h74.9 kjmol1d2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjmol1解析：选da项可用熵的增加来解释其自发过程；b、c两项反应后气体体积增大，其自发过程可结合熵的增加来解释；d项是放热反应，由于反应放热有利于反应的自发进行，故可用焓判据来解释说明。3下列说法正确的是()a凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的b自发反应熵一定增大，非自发反应熵一定减小或不变c自发反应在适当条件下才能实现d自发反应在任何条件下都能实现解析：选c放热反应大多是能够自发进行的过程，而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，反应是否能实现还要看具体的条件。4下列对熵的理解不正确的是()a同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小b体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大c与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小d25、1.01105 pa时，2n2o5(g)=4no2o2(g)是熵增的反应解析：选c熵指的是混乱程度，越混乱其熵值越大，故b正确；对于同一物质，由固液气三态熵值逐渐增大，故a正确；自发过程是熵增的过程，故c错误；对于d选项中的反应，由于反应后分子数增多，故熵值逐渐增大。5指出下列反应或过程的s的正、负号，并判断常温时，反应能否自发进行。(1)2h2o2(aq)=2h2o(l)o2(g)s_0，_自发进行。(2)c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)，s_0，_自发进行。(3)10的水结冰，s_0，_自发进行。解析：(1)反应为s0的反应，能自发进行；(2)反应的s0，但常温下不能自发进行，高温时能自发进行；(3)过程s能(2)不能(3)能课下综合检测1下列说法不正确的是()a铁生锈和氢燃烧均为自发放热过程b冰融化的过程中，熵值增加c无热效应的自发过程是不存在的d同一物质固态时熵值最小 解析：选c自发过程是在一定条件下不需要外力就能进行的过程。铁生锈和氢燃烧均为混乱度减小、有序性增加、稳定性增强、放出热量的自发反应，a项正确；冰融化即有序性减小，混乱度增加，即熵值增加，b项正确；物质由有序转化为无序时，不一定发生热效应，如分子的扩散现象 ，c项错误；同一物质在固态时有序性最高，混乱度最小，熵值最小，d项正确。2在一定温度下，能够用于判断一个反应是不是自发过程的依据是()a只与焓变有关b只与熵变有关c由焓变和熵变共同决定d与焓变、熵变皆无关解析：选c利用焓判据和熵判据来判断一个反应是否能够自发进行，即h0的反应一定能自发进行。3下列反应过程中，h0且s0的是()anh3(g)hcl(g)=nh4cl(s)bcaco3(s)=cao(s)co2(g)c4al(s)3o2(g)=2al2o3(s)dhcl(aq)naoh(aq)=nacl(aq)h2o(l)解析：选ba是熵减的放热反应；c是熵减的放热反应；d是放热反应。425、1.01105 pa时，反应：2n2o5(g)=4no2(g)o2(g)h56.7 kj/mol自发进行的原因是该反应()a是吸热反应b是放热反应c是熵减反应 d熵增效应大于能量效应解析：选d该反应是吸热反应，从焓判据角度分析，不能自发进行。但该反应是一个熵增的反应，该反应可自发进行，所以应是熵增效应大于能量效应。5碳酸铵(nh4)2co3在室温下就自发地分解产生氨气，下列说法正确的是()a碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增加b碳酸铵分解是因为外界给予了能量c碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发分解d碳酸盐都不稳定，都能自发分解解析：选a碳酸铵分解是吸热反应，因此不能用焓判据来解释反应的自发性，其反应能够自发进行，是因为体系中氨气、二氧化碳气体和水的生成使熵增大的缘故。6下列说法正确的是()a熵增加且放热的反应一定是自发反应b自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应c凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应d非自发反应在任何条件下都不能发生解析：选a在恒温恒压下，放热且熵增加的反应一定能自发进行；吸热的熵减反应一定不能自发进行；放热的熵减和吸热的熵增反应能否自发进行与反应的温度有关。7汽车尾气(含烃类、co、no与so2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使no与co反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2no(g)2co(g)=n2(g)2co2(g)。由此可知，下列说法中正确的是()a该反应是熵增大的反应b该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂c该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率d该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应解析：选c只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小。因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。8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bnh4hco3(s)=nh3(g)h2o(g)co2(g)h185.57 kj/mol，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向c因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或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解析：选ba项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；c项错误，应将二者综合起来即利用复合判据进行判断；d项错误，使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。9已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不能自发进行的是()a2o3(g)=3o2(g)h0cn2(g)3h2(g)=2nh3(g)h0解析：选ba项反应是一个h0的反应，一定能自发进行。b项反应是一个h0，s0的反应，一定不能自发进行。c项反应是一个h0，s0，s0的反应，一定条件下可以自发进行。10实现“节能减排”和“低碳经济”的一项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)，下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，s0 dh0解析：选c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，s”“”“”或“”)(3)该反应_自发进行(填“能”或“不能”)。(4)升高温度平衡常数k_(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向_方向移动。解析：据图像可知，该反应是放热反应，故q0。据反应特点可知，该反应是熵增大的反应；据此可知该反应能自发进行；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。答案：(1)(3)能(4)减小逆反应12已知在100 kpa、298.15 k时石灰石分解反应：caco3(s)=cao(s)co2(