2023版人教高中同步化学选择性必修一：第二章化学反应速率与化学平衡第三节化学反应的方向

第三节化学反应的方向1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.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。3.知道焓变和熵变不能单独作为自发反应进行方向的判断依据。

自发过程与自发反应的比较

自发过程自发反应含义在一定条件下,不需借助外力就

能自发进行的过程在给定的条件下,可以自发进行

的化学反应特征具有①

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②

不能自发进行

举例水从高处流向低处、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,必须对它做功,如通电使水分解为H2和O2

化学反应的方向与焓变的关系

1.依据下表事实分析反应进行的方向与ΔH之间的关系化学反应ΔH能否自发进行H2(g)+

O2(g)

H2O(l)Zn(s)+CuSO4(aq)

ZnSO4(aq)+Cu(s)③

<

0④

能

Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl

BaCl2+2NH3·H2O+8H2O2N2O5(g)

4NO2(g)+O2(g)NaHCO3(s)+HCl(aq)

NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)>0能2.自发反应与焓变的关系大多数放热反应可以自发进行,但有些吸热反应也能自发进行,因此,不能只根据

放热或吸热来判断化学反应的方向。

化学反应的方向与熵变的关系

1.熵(符号为S):用来度量体系⑤

混乱度

的物理量。对于同一种物质,气态时

的熵值最大、液态时的次之、固态时的最小。2.依据下表事实分析反应进行的方向与ΔS之间的关系化学反应ΔS能否自发进行Zn(s)+H2SO4(aq)

ZnSO4(aq)+H2(g)2KClO3(s)

2KCl(s)+3O2(g)⑥

>

0⑦

能

2NO(g)+2CO(g)

N2(g)+2CO2(g)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)

4Fe(OH)3(s)<0能3.自发反应与熵变的关系大多数熵增的反应可以自发进行,但有些熵减的反应也能自发进行,因此,不能只

根据熵增或熵减来判断化学反应的方向。

判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。1.25℃时,KNO3的饱和水溶液物质的量浓度是6mol·L-1。将1molKNO3固体置

于1L水中,KNO3固体溶于水形成盐溶液的过程为自发过程

(√)2.反应NH4HCO3(s)

NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)

ΔH=+185.57kJ·mol-1,该反应能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向(√)3.用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:2CO2(g)

2CO(g)+O2(g),该反应的ΔS<0

(

✕)4.自发性不仅能用于判断反应进行的方向,还能确定反应的速率

(

✕)提示:自发性与反应速率快慢、反应程度均无关,仅能用于判断反应进行的方向。

探究反应自发进行的方向的依据汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳,它们是现代化城市中的大气污

染物。为了减轻大气污染,可通过以下反应来处理汽车尾气:2NO(g)+2CO(g)

N2(g)+2CO2(g)。

问题1.如何判断上述反应能否自发进行?提示:可以利用反应的焓变和熵变来判断反应能否自发进行。2.查阅资料可知上述反应的ΔH=-746.8kJ·mol-1、ΔS=-197.5J·mol-1·K-1。试着分析

该反应在常温(298K)下能否自发进行?提示:常温下该反应ΔG=ΔH-TΔS≈-687.9kJ·mol-1<0,能自发进行。3.汽车中的尾气处理装置中都使用了催化剂,分析催化剂的作用是什么?

一种汽车尾气净化器提示:加快反应速率。

判断化学反应进行的方向(1)焓判据:放热过程中体系能量降低,反应具有自发进行的倾向。(2)熵判据:体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。(3)复合判据焓判据与熵判据都有一定的局限性,不能用单一判据来判断化学反应进行的方

向。在焓判据与熵判据的基础上,用复合判据来判断反应进行的方向更为准确。a.判据

b.温度对反应方向的影响

已知在100kPa、298.15K时石灰石发生分解反应:CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

ΔH=+178.3kJ/mol

ΔS=+160.4J/(mol·K)回答下列问题:(1)该反应

不能

(填“能”或“不能”)自发进行。(2)根据本题反应数据分析,温度

能

(填“能”或“否”)成为反应自发进行

的主要影响因素。(3)若温度能影响反应方向,则该反应自发进行的温度不低于

1111.6K

。思路点拨利用自由能判断化学反应的方向。解析

(1)ΔH-TΔS=+178.3kJ/mol-298.15K×160.4×10-3kJ/(mol·K)≈130.5kJ/mol