化学反应的方向高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1节化学反应的方向第2章1.知道化学反应是有方向的。2.了解反应焓变、熵变对化学反应方向的影响。3.能利用反应焓变、熵变综合判断化学反应进行的方向(重、难点)。学习目标自发反应反应焓变与反应方向一我们生活中越来越多的汽车带来大气污染，有人设想让CO与NO反应产生两种无毒的气体，其中一种是空气的主要成分之一，写出此反应的化学方程式：2CO+2NO===2CO2+N2自然界中有许多自然而然发生的现象，那么是否所有的化学反应都能够自发进行呢？联想·质疑1.自发反应(1)含义：在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应，称为自发反应。钢铁生锈面包发霉(2)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。电解水煅烧碳酸钙

多数放热反应(ΔH<0)能自发进行，有些吸热反应(ΔH>0)也能自发进行(2)CaCO3在室温下不能自发分解，但在高温下能自发分解，分解热化学方程式如下：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ·mol－1ΔH(1200K)＝＋176.5kJ·mol－1由此可得出的结论：______________________________________________________________________________________________。

有些焓变不大的吸热反应(ΔH>0)，在常温下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行多数放热反应是自发进行的，有些吸热反应也可以自发进行，只用放热或者吸热(ΔH)判断反应是否自发是不全面的。思考交流1.为什么日常生活中常用的铁器会生锈，而铁锈不会变成铁？试从反应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。思考交流(1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？提示自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。(2)非自发反应一定不能发生吗？提示非自发反应在一定条件下能发生。思考交流3.自发反应一定很容易发生吗？提示不一定。自发反应是指在一定条件下无需外界帮助，一经引发就能自动进行的反应，但并不等于反应很容易发生。思考交流4.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。下列对此说法理解正确的是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判据√自发进行的反应不都是放热反应不都是，例如铝热反应对自发反应中“一定条件”的理解(1)包括能加快化学反应速率的条件，如“搅拌、研磨”等。(2)包括反应开始时需要、开始后就不再需要的条件，如“点燃、光照、加热、高温”等。反应熵变与反应方向二火柴散落有趋向于最大混乱度的倾向有序无序冰块融化品红在水中扩散思考：用什么物理量来描述体系的无序程度？联想·质疑1.熵、熵变的概念SΔS定义符号度量体系无序程度的物理量反应产物的总熵与反应物的总熵之差常用单位符号熵熵变定义J·mol-1·K-12.影响熵值大小的因素(2)同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，在同一条件下，不同物质的熵不同。(1)纯物质熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。(3)相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。69.9J·mol-1·K-147.9J·mol-1·K-1188.7J·mol-1·K-1冰水水蒸气3.熵变正负判断依据(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，ΔS>0，是熵增加的过程。(2)气体体积增大的反应，通常ΔS>0，是熵增加的反应。(3)气体体积减小的反应，通常ΔS<0，是熵减小的反应。ΔS=S(产物)－S(反应物)ΔS>0，熵增反应ΔS<0，熵减反应4.反应熵变与化学反应方向自发进行的化学反应大多是熵增加的反应，有些熵减小的化学反应也能自发进行。不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。熵增加的反应，在常温、常压下可以自发进行熵增加的反应，在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行熵减少的反应，在一定条件下也可以自发进行思考交流1.下列对熵变的判断不正确的是A.少量的食盐溶于水中：ΔS>0B.碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0C.气态水变成液态水：ΔS>0D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0√2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，气体的n增大，为熵增加的反应体系混乱度减小，ΔS＜0CaCO3(s)的分解产生了气体，ΔS>0食盐溶于水是典型的熵增加过程思考交流2.(1)反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS___(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常温下___(填“能”或“不能”，下同)自发进行。(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)该反应的ΔS____0，常温下____自发进行。(3)自发反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS____0。(4)二氧化碳通入澄清石灰水的反应Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)____自发进行，其ΔS____0。>能>能<能<用焓变与熵变综合判断反应方向1.自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变又都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。ΔG＝ΔH－TΔSΔG：反应的吉布斯自由能变2.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ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG为反应的吉布斯自由能变)。ΔG＝ΔH－TΔS>0，反应正向不能自发进行。ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应正向能自发进行；ΔG＝ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；提醒

ΔH－TΔS＜0，只能说明反应有发生的可能性，但它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，这是因为反应能否实际发生还涉及反应速率问题。思考交流1.正误判断(1)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(2)自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速发生(3)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程(4)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行(5)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可正向自发进行，则该反应的ΔH＜0××√√√思考交流2.查阅资料可知2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。试着分析该反应室温(298K)下能否自发进行？提示该反应室温时，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9kJ·mol－1<0，能自发进行。思考交流3.反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考回答下列问题：化学反应ΔH/(kJ·mol－1)ΔS/(J·mol－1·K－1)①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6(1)根据表中数据判断：在任何温度下都能正向自发进行的反应是___(填序号，下同)，在任何温度下都不能正向自发进行的反应是___。①②思考交流3.反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考回答下列问题：化学反应ΔH/(kJ·mol－1)ΔS/(J·mol－1·K－1)①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6(2)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围。答案ΔH－TΔS<0，则－176kJ·mol－1＋0.285kJ·mol－1·K－1×T<0，T<617.5K≈344.5℃，即低于344.5℃时反应③能正向自发进行。思考交流3.反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考回答下列问题：化学反应ΔH/(kJ·mol－1)ΔS/(J·mol－1·K－1)①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6(3)利用综合判据，计算CaCO3分解的温度条件。答案CaCO3分解的条件是ΔH－TΔS<0，代入数据，＋178.2kJ·mol－1－0.1696kJ·mol－1·K－1×T＜0，解得T＞1051K≈778℃