2020-2021学年高中化学新教材鲁科版选择性必修1学案：第2章 第1节 化学反应的方向

1、第1节化学反应的方向发 展 目 标体 系 构 建1.通过对日常生活中自发进行的过程的认知，知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。2认识焓判据和熵判据的局限性，会用hts判断反应正向自发进行的趋势。一、反应焓变与反应方向1自发过程与自发反应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给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如h2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须对

2、它做功。如通电将水分解为h2和o22反应焓变与反应方向的关系(1)多数能自发进行的化学反应是h<0的反应。(2)有些h>0的反应也能自发进行。(3)不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。二、反应熵变与反应方向1熵(1)概念：描述体系无序程度的一个物理量，符号为s，单位是j·mol1·k1。(2)特点：体系无序程度越大，体系的熵值就越大。(3)影响因素同一物质：s(高温)s(低温)，s(g)s(l)s(s)。不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值越大。s(混合物)s(纯净物)。2反应熵变3反应熵变与反应方向(1)二者关系(2)结论：不能

3、仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。微点拨： 熵变正负的判断(1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。(2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。(3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。三、用焓变与熵变综合判断反应方向1综合判断在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为hts。(1)判断方法(2)文字表述在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着hts0的方向进行，直至达到平衡状态。2用ghts判断反应自发进行的可能性化学反应h/(k

4、j·mol1)s/(j·mol1·k1)g的大小(与0比较)能否正向自发进行2kclo3(s)=2kcl(s)3o2(g)78.03494.4g一定小于0任何温度下都能正向自发进行co(g)=c(s，石墨)o2(g)110.589.4g一定大于0任何温度下都不能正向自发进行4fe(oh)2(s)2h2o(l)o2(g)= 4fe(oh)3(s)444.3280.1低温时g0低温下能正向自发进行caco3(s)=cao(s)co2(g)178.2169.6高温时g0高温下能正向自发进行注：假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化。3hts判据的局限性(1)只能用于判

5、断等温、等压条件下的反应，不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。(2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生。微点拨：在h和s确定的情况下，温度有可能对反应的方向起决定作用。1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“×”。)(1)caco3(s)高温,cao(s)co2(g)是一个熵减过程。()(2)10 的水结成冰，可用熵变的判据来解释该变化过程的自发性。()(3)吸热且熵增加的反应，温度越低反应越可能自发进行。()(4)由焓变和熵变组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。

6、()(5)一个反应的hts0，则该反应处于平衡状态。()提示：(1)×caco3分解反应是一个气体物质的量增多的反应，故为熵增过程。(2)×10 的水结成冰是一个熵减过程，该过程能自发进行，应用焓变的判据解释，即h0是该过程自发进行的主要原因。(3)×当h0、s0，温度越高越可能使hts0，即有利于反应自发进行。(4)(5)2水的三态的熵值的大小关系正确的是()as(s)s(l)s(g)bs(l)s(s)s(g)cs(g)s(l)s(s)ds(g)s(s)s(l)c熵是量度体系无序(或有序)程度的物理量。同一物质，s(g)s(l)s(s)。3下列说法完全正确的是(

7、)a自发进行的反应均是h0的反应bs为正值的反应均能自发进行c物质的量增加的反应，s为正值d如果h和s均为正值，当温度升高时，反应可能自发进行d有些吸热反应也可以自发进行，如(nh4)2co3(s)=nh4hco3(s)nh3(g)，故a错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为自发性的判据，故b错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即s不一定为正值，如2h2s(g)o2(g)=2h2o(g)2s(s)，故c错；当h和s均为正值时，升高温度hts可能会小于0，所以反应可能自发进行，故d正确。化学反应方向的判断(素养养成变化观念与平衡思想)以下过程均为自发反应或自发过程：甲烷燃烧：ch4

8、(g)2o2(g)co2(g)2h2o(g)h802.31 kj·mol1氢气与氧气反应：2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kj·mol1钠与水反应：2na(s)2h2o(l)=2naoh(aq)h2(g)h368.0 kj·mol1硝酸铵溶于水要吸热。冰融化要吸热。两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。1对于自发反应，从能量角度分析它们为什么可以自发？提示：这三个化学反应都是放热反应，h0。2对于自发过程，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？提示：与焓无关。熵是用于描述体系无序程度的物理量，熵变

9、是用来描述无序程度变化的物理量，与熵变有关，体系由有序转变为无序，s0。3综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么？提示：判断化学反应的方向，需综合考虑焓变和熵变。1放热和熵增加都对hts0有所贡献，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。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。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。3h与s共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。知识拓展如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大

10、时，温度可能对反应的方向起决定性作用。温度与反应方向的关系：【例1】某反应：ab=c在室温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程h、s的判断正确的是()ah0、s0bh0、s0ch0、s0dh0、s0a由ghts0反应自发进行知：h0、s0的反应在低温时自发进行；h0、s0的反应一定不能自发进行；h0、s0的反应一定能自发进行；h0、s0的反应在高温时自发进行。借题发挥(1)若该反应在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，则该反应过程h、s的符号是怎样的？(2)若a、b、c都是气体，而且该反应任何温度都不能自发进行，那么该反应是放热反应还是吸热反应？答案(1)h0、s0的反应在高温

11、时自发进行。(2)若a、b、c都是气体，该反应是熵减的反应，而且该反应任何温度都不能自发进行，那么该反应是吸热反应。【例2】工业上利用甲烷制取炭黑的反应是ch4(g)=c(s)2h2(g)h(298 k)74.848 kj·mol1s(298 k)80.674 j·mol1·k1反应过程中容易发生副反应：2ch4(g)=c2h2(g)3h2(g)h(298 k)376.426 kj·mol1s(298 k)220.211 j·mol1·k1下列有关说法中正确的是()a反应在常温下就可以自发进行b焓变是副反应自发进行的决定因素c制取炭黑

12、允许的最低温度是927.8 kd温度越高对制取炭黑越有利chts74.848 kj·mol180.674×103 kj·mol1·k1×298 k50.807 kj·mol10，所以该反应常温下不自发进行，a错误；反应是熵增加的吸热反应，熵变是决定该反应能否自发进行的因素，b错误；制取炭黑时，hts74.848 kj·mol180.674×103 kj·mol1·k1×t0，得t927.8 k，即制取炭黑的最低温度为927.8 k，c正确；温度过高时，可能会发生反应，d错误。借题发挥(

13、1)c(s)2h2(g)=ch4(g)在常温常压下_(填“能”或“不能”)自发进行？(2)由副反应可知，制取乙炔的最低温度是_。答案(1)能(2)1 709.4 k(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kj·mol1，s的单位通常是j·mol1·k1，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，可以减少计算量。1在25 、1.01×105 pa下，反应2n2o5(g)=4no2(g)o2(g)h56.7 kj·mol1能自发进行的合理解释是()a该反应是分解反应b该反应的熵增效应大于焓变效应c该反

14、应是熵减反应d该反应是放热反应b该反应是吸热反应，但不能只用焓变来判断反应进行的方向。该反应是熵增反应，且能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应，b项正确。2对于平衡体系ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，下列结论正确的是()a若此反应为放热反应，则该反应在任何条件下均可自发进行b若mn<pq，则此反应的s0c若此反应的h0、s0，则该反应在任何条件下均可自发进行d无论mn与pq的大小关系如何，该反应过程均是熵增加的过程b放热的熵增反应才能在任何条件下均可自发进行，a、c项错误；气体分子数增加，反应的s0，故b项正确。1实验证明，多数能自发进行的反应是放热反应。对此说法的理

15、解正确的是()a所有的放热反应都是自发进行的b所有的自发反应都是放热的c焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素d焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素c多数能自发进行的反应是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵与氢氧化钡的反应是自发进行的吸热反应，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素，c正确。2下列生活中的自发过程能用熵变解释的是()a自然界中水由高处往低处流b低于0 时水变成冰c墨水滴到水中会扩散到整个水体d铁器暴露在潮湿的空气中会生锈并放出热量c熵变在某种意义上可以理解为体系无序程度的变化，体系中微观粒子排列越有序，熵越小，越无序，熵

16、越大。c项中墨水在水中扩散开是熵增加的过程。故选c项。3下列有关说法错误的是()ana与h2o的反应是熵增加的放热反应，该反应能自发进行b已知某吸热反应能自发进行，则该反应一定是熵增加的反应c一个放热且熵增加的反应也有可能非自发进行d已知反应nh3(g)hcl(g)=nh4cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的h<0cna与h2o的反应生成氢气，是一个熵增加的放热反应，则hts0，反应可自发进行，a项正确；吸热反应的h0，因hts0的反应可自发进行，则该反应一定是熵增加反应，b项正确；一个放热且熵增加的反应，即hts0，在任何温度下都能自发进行，c项错误；反应nh3(g)hcl(g)=

17、nh4cl(s)的s0，在室温下可自发进行，即hts0，则该反应的h0，d项正确。4下列对化学反应方向的说法正确的是()a反应2a(g)b(g)=3c(s)d(g)在一定条件下能自发进行，说明该反应的h>0b常温下，反应2na2so3(s)o2(g)=2na2so4(s)能自发进行，则h<0c反应2mg(s)co2(g)c(s)2mgo(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的h>0d一定温度下，反应2nacl(s)=2na(s)cl2(g)的h<0，s>0bhts0，反应能自发进行。若反应的s0，反应能自发进行，则h0，a、c项错误，b项正确；2nacl(s)=2na(s)cl2(g)属于分解反应，为吸热反应，h>