高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元第一课时化学反应的方向学案苏教版选修4

教学资料参考参考范本高中化学专题2化学反响速率与化学平衡第二单元第一课时化学反响的方向学案苏教版选修4 年 月 日 部n

［课标要求］了解自发反响与非自发反响的含义 。了解熵的根本含义及能量判据和熵判据的根本内容能依据化学反响的焓变与熵变判断反响进行的方向。厂、1.在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反响称之为同种同量物质的熵值：S(g)>S(l)>S(s)。有气体生成的反响，固体溶于水的过程是熵增加的过程。大多数放热反响都能自发进行；大多数熵增的反响都能自发进自然界变化的方向性与化学反响的IEE1I-口方向性 一4.焓减(ZH<0)、熵增($>0)反响在所有温度下都能自发进行。焓自然界变化的方向性增(屈>0)、熵减($<0)反响在任何温度下都不能自发进行；焓减、熵减自然界的变化具有方向性实反响在低温下自发进行；焓增、熵增反响在高温下能自发进行。室温下，冰会融化成水，而水不能结成冰;水总是从高处流向低处，而不会自动从低处流向高处。化学反响的方向性化学反响具有方向性，许多化学反响的正反响能自动进行，而其逆反响无法自动进行

(2)写出以下反响的化学方程式，并判断是否能自动进行:化学反响化学方程式是否自动锌与硫酸铜溶液Zn+CuS(4===ZnSOCu是氯气与溴化钾溶液CI2+2KBr=_2KC+Br2是乙烯与溴单质的四氯化碳溶液CHCH+Br2>ChBrCHBr是(3)自发反响：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反响［特别提醒］自发反响可被利用来完成有用功。例如：甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功；锌与CuSO4溶液反响可设计成原电池。非自发反响要想发生，那么必须对它做功。例如：通电将水分解成H2和02植物在光照下，能将C02和H2O专化成C6H12O和02演练以下过程非自发进行的是( )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水由高处向低处流，天然气的燃烧，铁在潮湿的空气中生锈均属自发过程；室温下，水结冰属非自发过程。以下说法中正确的选项是( )能自发进行的反响一定能迅速发生反响非自发进行的反响一定不可能发生反响能自发进行的反响实际可能没有发生反响

常温下，2H2O2H2+02f，即常温下水的分解反响是自发反解析：选C能自发进行的反响不一定迅速反响，如铁的生锈， A错误；非自发不含有“不可能〞之意，如水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他功，B错误；水在常温常压下电解才发生分解，即环境对它做功才能使它发生，所以是非自发反响，D错误化学反响化学反响方向的1.焓变与反响方向m判断焓判据放热反响过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向焓变与反响自发性的关系假设该反响为放热反响，即△H<0,—般能自发进行；假设该反响为吸热反响，即△H>0,—般不能自发进行局限性有些吸热反响也能自发进行，所以焓变是与反响进行的方向有关的因素之一，但不是决疋反响能否自发进仃的唯一因素［特别提醒］有些吸热反响也能自发进行，如2N2O5(g)===4NO2(g)+02(g) △H>0,能自发进行。2.熵变与反响方向熵：科学家用来量度体系混乱程度的物理量，用 S表示。熵变：△S=S(生成物)—S(反响物)熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变大于零。

熵判据：体系有自发地向熵增的方向转变的倾向，熵变是影响反响自发进行的一个因素，但不是唯一因素。熵变对化学反响方向的影响。熵增加的反响在一定条件下都可自发进行。如2H2O2(aq)===2H2O(l)+02(g)在常温下能自发进行。有些熵减小的反响也能自发进行。女口NH3(g)+HCI(g)===NH4CI(s)。焓变、熵变与反响方向含义：体系能量降低和混乱度增大都有促使反响自发进行的倾向。反响方向的判断反响自发性的判断必须综合考虑反响的焓变和熵变。在恒温、恒压时，厶H<Q△S>0,那么反响一定能自发进行；厶H>Q△S<0,那么反响一定不能自发进行；厶H<0△S<0或厶H>0△S>0,反响可能自发进行，也可能不自发进行，与反响的温度有关。以上规律称为复合判据。演练TOC\o"1-5"\h\z判断正误(正确的打“，错误的打“X〞 )体系有序性越高，熵值就越大( )自发过程将导致体系的熵增大( )吸热反响不可以自发进行( )同种物质气态时熵值最大( )

过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率( )答案：(1)X(2)V(3)X⑷V(5)X某反响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，那么该反响的正反响的 △H.AS应为( )A.AH<0,AS>0 B.AH<0,ASv0C.AH>0,AS>0 D.AH>0,AS<0解析：选C根据△H-TASv0才能自发进行，2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，故△H>0,AS>0,故C正确。［方法技巧］化学反响进行方向的判断方法△H-TASv0反响能自发进行；△H-TAS=0反响到达平衡状态；△H—TAS>0反响不能自发进行。温度与反响方向关系:A5mwmf融為Al卜'貶应龍自发进行AH<00AH>QAHAS<0低温F反响PfYlWFMfletrsan都半AS□境边打［三级训练•节节过关］1.以下关于自发反响的表达正确的选项是(自发反响是无需外界帮助就能自动进行的反响

在自然界中没有任何条件的自发反响是不存在的在通常状况下冰能自行融化，所以它是自发反响所有能发生的化学反响都是自发反响解析：选B自发反响是在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反响，如物质的燃烧是自发反响，但需要点燃的条件等，所以 A项和D项错误、B项正确。自发反响研究的是化学反响，而自发过程也包括物理过程，冰融化属自发过程，C错误。2.现有以下反响：298K下反响2AI2O3(s)+3C(s)===4AI(s)+3CO2(g)△H=+2171kJ•mol—1,AS=+635.5J•mol—1•K-1,那么以下说法正确的选项是( )由题给AH值可知，该反响是一个放热反响AS>0说明该反响是一个熵增加的反响该反响低温时能自发进行该反响一定不能自发进行解析：选B反响的△H>Q为吸热反响，△S>0为熵增的反响，反响在高温时可能自发进行。对于化学反响方向确实定，以下说法不正确的选项是 ( )在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反响的方向温度、压强一定时，放热的熵增加反响一定能自发进行反响焓变是决定反响能否自发进行的唯一因素固体的溶解过程与熵变有关解析：选C焓变和熵变是一定条件下化学反响能否自发进行的复合判据，A正确，C不正确；放热反响的焓变小于零，熵增加反响熵变

大于零，都对△H—TAS<0做出奉献，那么放热的熵增加反响一定能自发进行，B正确；固体的溶解过程，体系的混乱度增大，它是熵增加的过程，D正确。在100kPa、298.15K时石灰石分解反响：CaCO3(s)===CaO(s片C02(g)AH=+178.3kJ•mol—1,AS=160.4J•(mol•K)—1,贝该反响 (填“能〞或“不能〞)自发进行。据此题反响数据分析，温度 (填“能〞或“否〞)成为反响方向的决定因素。假设温度能决定反响方向，那么该反响自发进行的最低温度为解析：(1)AH-TAS=178.3kJ•mol—1—298.15KX160.4X10—3kJ•(mol•K)—1=130.5kJ•mol—1>0,所以该反响不能自发进行。因为该反响AH>0AS>0,所以根据AH-TAS可知在温度较高的时候，可能小于0。根据AH-TAS<0时，反响可自发进行，那么有：T>AH/AS=1111.6K。答案：(1)不能(2)能(3)1111.6K全面练一、单项选择题1.以下关于焓变与反响方向的表达中正确的选项是 ( )化学反响的焓变与其反响的方向无关

化学反响的焓变直接决定了反响的方向反响焓变为正值时不利于反响自发进行焓变为负值的反响都能自发进行解析：选C可逆反响的两个反响其焓变的数值相等，但是符号〔变化趋势〕相反，A项错误；焓变对反响方向有直接影响，但不能决定反响的方向，B项错误；焓变为负值的反响多数能自发进行，但有的也不是自发反响，D项错误；焓变为正值，体系能量升高，不利于反响自发进行，C项正确。以下说法正确的选项是〔 〕所有自发进行的化学反响是熵增加的反响熵增加的反响都是自发反响由熵判据可以直接决定反响方向熵变是决定反响是否可以自发进行的其中一个因素解析：选D熵增加有利于反响自发进行，有些熵减小的反响在一定条件下也可以自发进行，A、B错误；反响熵变是反响能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素，C错误，D正确。以下说法正确的选项是〔 〕在常温下，放热反响一般能自发进行，吸热反响都不能自发进行NH4HCO3〔s〕===NH3〔防H20〔g〕+C02〔g〕 △H=185.57kJ•mol—1,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因为焓变和熵变都与反响的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独作为反响自发性的判据

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B有些能使熵值增大的吸热反响可以自发进行， A项错误；应利用复合判据进行判断，C项错误；使用催化剂只能降低反响的活化能，增大反响速率，不能改变反响的方向， D项错误。反响2CO(g)===2C(s)+02(g)的AH为正值，AS为负值。设AH和AS不随温度而变，以下说法正确的选项是( )低温下能自发进行高温下能自发进行低温下不能自发进行，高温下能自发进行任何温度下都不能自发进行解析：选D因AH>0AS<0,AH—TAS>0时，所以2CO(g)===2C(s)+02(g)在任何温度下都不能自发进行。5.汽车尾气(含烃类、CONO与S02等)是城市主要污染源之一，治理的方法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使 NO与CO反响生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反响原理是 2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)。由此可知，以下说法中正确的选项是()该反响是熵增大的反响该反响不能自发进行，因此需要适宜的催化剂该反响常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反响的速率该反响常温下能自发进行，因为正反响是吸热反响解析：选C只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反响能自发进行；因反响是气体物质的量减小的反响，故熵减小；因熵减小不利于反响自发，故自发进行的原因是反响放热。二、不定项选择题某化学反响其△H=122kJ•mol—1,AS=231J•(mol•K)—1,那么此反响在以下哪种情况下可自发进行( )在任何温度下都能自发进行在任何温度下都不能自发进行仅在高温下自发进行仅在低温下自发进行解析：选C当△H—TAS<0时，反响可以自发进行，由于该反响的△HAS均为正值，那么只有在高温时△H-TAS才有可能为负值，反响才可能自发进行。“凡气体分子总数增多的反响一定是熵增大的反响〞。一TOC\o"1-5"\h\z定条件下，以下反响不可能自发进行的是( )2O3(g)===3O2(g) △H<02CO(g)===2C(s)+02(g) △H>0N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) △H<0CaCO3(s)===CaO(s+CO2(g)△H>0解析：选BA项，反响是一个△H<Q△S>0的反响，一定能自发进行；B项，反响是一个△H>Q△S<0的反响，一定不能自发进行；C项，反响是一个△H<Q△S<0的反响，低温下可以自发进行；D项，是一个△H>Q△S>0的反响，高温下可以自发进行。以下说法正确的选项是( )

同温同压下，H2(g)+CI2(g)===2HCI(g)在光照和点燃的条件下AH不同常温下，反响C(s)+CO2(g)===2CO(g不能自发进行，那么该反应的△H>0某反响低温条件下能够自发进行，那么高温条件下一定能够自发KNO3溶于水的过程熵值增大解析：选BD同温同压下，反响的条件不会影响△H,A项错误；反响自发进行的判据为△H-TASvO,由化学方程式知△S>0,贝S△H—TAS>0,B项正确；由△H—TAS<0可知，当△H<Q△S<0时，温度越高，反响自发进行的可能性越小，C项错误；溶解过程是一个熵增的过程，D项正确。三、非选择题指出以下反响或过程的AS的正、负号，并判断常温时，反响能否自发进行。2H2O2(aq)===2H2O(l)+02(g)△S0自发进行⑵C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)△S0自发进行(3)—10C的水结冰△S0自发进行解析：(1)反响为△S>0的反响，能自发进行；(2)反响的△S>0,但常温下不能自发进行，高温时能自发进行；(3)过程△Sv0,但能自发进行。答案：(1)>能(2)>不能(3)v能

10.有AB、CD四个反响:反响ABCDAH(kJ•mol—1)—126AS/(J•mol—1•K—1)那么在任何温度下都能自发进行的反响是 ;任何温度下都不能自发进行的反响是 另两个反响中，在温度高于 C时可自发进行的反响是 在温度低于 C时可自发进行的反响是 。解析：放热的熵增反响在任何温度下都能自发进行，吸热的熵减反响在任何温度下都不能自发进行；放热的熵减反响在低温下能自发进行，吸热的熵增反响在高温下可以自发进行，具体温度可以根据 AH-TAS=0计算出来。C在任何温度下均自发进行，B在任何温度下均不能自发进行。对于A反响AH—TAS=+10.5kJ•mol—1—TX30.0x10—3kJ•mol—1•K—1=0,故T=350K，即t=77C；对于D反响AH—TAS=—11.7kJ•mol—1—TX(—105.0)X10—3kJ•mol—1•K—1=0,故T=111.4K，即t=—161.6C。答案：CB77A—161.6D提能练一、单项选择题25C、1.01x105Pa时，反响：2N2O5(g)===4NO2(g+02(g)AH=56.7kJ•mol—1自发进行的原因是该反响( )是吸热反响 B.是放热反响C.是熵减反响 D.熵增效应大于能量效应

解析：选D该反响是吸热反响，从焓判据角度分析，不能自发进行。但该反响是一个熵增的反响，该反响可自发进行，所以应是熵增效应大于能量效应。以下反响过程中，△H>0且厶S>0的是( )CaCO3(s)===CaO(s片C02(g)NH3(g)+HCI(g)===NH4CI(s)4AI(s)+3O2(g)===2AI2O3(s)H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(I)解析：选AA项是体系混乱程度增大的吸热反响，正确； B、CD项是体系混乱程度减小的放热反响，均错误。分析以下反响，在任何温度下均能自发进行的是 ( )2N2(g)+O2(g)===2N2O(g) △H=163kJ•mol—1Ag(s)+CI2(g)AgCI(s) △H=—127kJ•mol—1HgO(s)===Hg(I)+02(g)△H=91kJ•mol—1H2O2(I)O2(g)+H2O(I) △H=—98kJ•mol—1解析：选DA项，△H>0,ASV0,任何温度下都不能自发进行，错误；B项，△H<0,ASV0,高温下不能自发进行，错误；C项，△H>0,AS>0,低温下不能自发进行，错误；D项，△H<0,△S>0,任何温度下都能自发进行，正确。对于温度与反响方向的关系，以下判断正确的选项是 ( )AH<0,AS>0,所有温度下反响都自发进行AH>0,AS>0,所有温度下反响都自发进行AH<0,AS<0,高温下反响自发进行AH>0,AS<0,所有温度下反响都自发进行

解析：选A根据△H—TAS的符号判断反响是否自发。A项，根据反响自发进行的判断依据，可知熵增焓减反响一定自发进行，正确；B项，焓增熵增，低温下不可自发进行，错误； C项，焓减熵减的反响在高温下不可自发进行，错误； D项，焓增熵减在任何温度下都不自发进行，错误。灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构巩固，可以制造器皿。现把白锡制造的器皿放在0C、100kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(在0C、100kPa条件下白锡转化为灰锡反响的焓变和熵变分别为AH=—2180.9J•mol—1;AS=—6.61J•mol—1•K—1,当AH-TAS<0时能自发反响)( )A.会变 B.不会变C.不能确定 D.升高温度才会变解析：选A在温度、压强一定的条件下，自发反响总是向着 AH—TAS<0的方向进行，直至到达平衡态。该条件下白锡转化为灰锡反应的AH-TAS=—2180.9J•mol—1—273KX(—6.61J•mol—1•K—1)=—376.37J•mol—1<0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。二、不定项选择题6.合成氨反响：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)AH,假设该反响在一定条件下能自发进行，那么有关该反响的AHAS判断正确的选项是()A.AH<0AS<0B.AH<0AS>0C.AH>0AS<0D.AH>0AS>0解析：选A一般来说，化合反响的焓变小于0,气体体积减小的反响△SV0,该反响是气体体积减小的化合反响，所以△H<0,ASv0。7.碳酸铵［(NH4)2CO3］在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的选项是( )碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大碳酸铵分解是因为外界给予了能量碳酸铵分解是吸热反响，此反响不应该自发进行，必须借助外力才能进行碳酸盐都不稳定，都能自发分解解析：选A该反响气体分子数增多，△S>0,故A项正确。以下有关说法不正确的选项是( )反响NH3(g)+HCI(g)===NH4CI(s)在室温下可自发进行，那么该反响的△H<0CaCO3(s)===CaO(s+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H<0一定温度下，反响MgCI2(l)===Mg(l)+CI2(g)的△H>0,S<0反响2CO(g)===2C(s)+O2(g)在高温下不能自发进行解析：选BCA项，当△H-TASv0时，反响能自发进行，反响NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，该反响的 AH—TASv0,所以反响的△H<0,正确；B项，当△H-TASv