2.2.1 化学反应的方向学案 高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE2第1课时化学反应的方向学习目标1.知道自发过程和自发反应的主要特点。2.知道焓判据、熵判据的含义。3.会用焓变和熵变判断反应进行的方向。课前预习问题导入我们知道“水往低处流”，盐酸和NaOH(aq)混合后就能自发反应，而煤气的燃烧却需要点燃才能发生，并且一经点燃后就能持续燃烧，这是什么道理呢？基础知识1.在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应，称为______________。自发反应的焓变多数_________________零，是____________反应。有些吸热反应在_________下不能自发进行，但在____________下能自发进行，如CaCO3分解，说明_________不是决定反应是否_________的唯一因素。2.固体溶解过程的一个共同特点是固体中_________排列的离子（如氯化钠晶体中的Na+和Cl-）或分子（如蔗糖固体中的蔗糖分子）进入到溶液体系中，整个体系由_________变为_________，即体系的_____________程度_________，或者说体系的____________增大。对于一个由大量粒子组成的体系，人们定义一个物理量——熵来描述体系的_________，符号为_____________。熵值越大，体系_________越大。在同一条件下不同的物质有不同的_______________值，而同一物质的熵值与_________有关。例如，对同一物质来说，S(g)＞S(1)＞S(s)。3.______________和______________都有促使反应自发进行的倾向，因此，要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的___________和_________，在恒温、恒压时：如果________________，则反应一定能自发进行。________________，则反应一定不能自发进行。________________，反应是否自发进行与反应温度有关。课堂互动三点剖析重点1化学反应方向与ΔH（1）自发反应也是一个自发过程。自发过程总是能够对外界做功，消耗自身能量，而自身能量降低。因而化学反应也自发地向能量低的方向进行。（2）当化学反应中的ΔH＜0时，反应的能量减少，因而ΔH的变化也体现了体系能量的变化，所以ΔH可作为自发反应是否发生的一个判断依据，简称为“能量判据”。（3）ΔH＜0的反应，多数是能自发进行的反应。ΔH＞0的反应多为非自发反应。特殊情况下要通过“ΔH－TΔS＜0”来判断反应是否能够自发进行。【例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.室温下水结成冰重点2化学反应方向与ΔS化学反应总是容易向ΔS增大的方向进行。但是，熵增加的反应不一定是自发反应。因此，ΔS不能作为反应是否自发进行的唯一判据。有一类自发过程，例如放在同一密闭容器中的气体或液体物质（也包括能够挥发的固态物质）的蒸气，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀的混合物。这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入另一种固体中的原子或分子（这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释）。又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，人们提出在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素，即在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向。因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。以扑克牌为例，经过多次的洗牌之后，严格按照花色和序号排列的机会与花色序号毫无规律地混乱排列的机会相比，大概要相差几十个数量级。科学家把这种因素称作熵。在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理也叫做熵增原理。【例2】碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的是（）A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大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，根据能量判据不能自发分解D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解难点焓变与熵变对反应方向的共同影响化学反应方向的判据在温度、压力一定的条件下，自发反应总是向ΔH-TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。即：【例3】已知298K下反应HCl(g)+NH3(g)===NH4Cl(s)ΔH=－176.4kJ·mol-1，ΔS=－284.3×10-3kJ·mol-1·K-1。试判断该反应的自发性。自主训练1.能用能量判据判断下列过程的方向的是（）A.水总是自发地由高处往低处流B.放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行C.有序排列的火柴散落时成为无序排列D.多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大2.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.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变C.自发反应在恰当条件下才能实现D.自发反应在任何条件下都能实现3.下列关于判断过程的方向的说法正确的是（）A.所有自发进行的化学反应都是放热反应B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C.由能量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D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同4.试判断下列体系的熵变是大于0，还是小于0。（1）水蒸气冷凝成水；（2）CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)；（3）乙烯聚合成聚乙烯；（4）N2O4（g）====2NO2(g)。5.已知100kPa、298.15K时氢氟酸的电离过程HF（aq）H+(aq)+F-(aq)ΔH=－12.5kJ·mol-1，ΔS=－102.5J·mol-1·K-1。试判断该过程的自发性。6.已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)ΔH=178.3kJ·mol-1，ΔS=160.4J·mol-1·K-1，试判断反应的自发性及自发进行的最低温度。

参考答案问题导入自然界中的许多自发过程，无论是物理过程还是化学过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向。基础知识1.自发反应小于放热常温高温焓变自发进行2.规则规则无序混乱增大熵混乱度S混乱度熵其状态3.体系能量降低混乱度增大焓度熵度ΔH＜0、ΔS＞0ΔH＞0、ΔS＜0ΔH＜0、ΔS＜0或ΔH＞0、ΔS＞0【例1】解析：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。答案：D【例2】解析：碳酸铵自发分解，是因为体系由于氨气的生成而使熵增大。答案：A【例3】解析：由化学反应的判据计算如下：ΔH－TΔS=－176.4kJ·mol-1－298K×(－284.3×10-3kJ·mol-1·K-1)=－91.7kJ·mol-1＜0。答案：该反应在298K下为自发反应。自主训练1.解析：A项水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。B项吸热反应也可以自发进行，例如，在25℃和1.01×105Pa时，2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）ΔH=56.7kJ·mol-1（NH）4CO3（s）===NH4HCO3（s）+NH3（g）ΔH=74.9kJ·mol-1。不难看出，上述两个反应都是吸热反应，又都是熵增的反应，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。C项有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D项扑克牌的无序排列也属于熵判据。答案：A2.解析：放热反应常常是容易进行的过程，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，是否能实现还要看具体的条件。答案：C3.解析：并非所有自发进行的化学反应都是放热的，如NH4NO3溶于水，石墨转化为金刚石反应不是自发的化学反应。同一物质的熵值ΔS（s）＜ΔS（l）＜ΔS（g）。答案：C4.解析：气体的物质的量增加的反应或过程，体系的熵增加，即ΔS＞0；若气体物质的量减少，体系的熵就减小，ΔS＜0。因此（1）（3）均为熵减小的变化；（2）（4）为熵增加的化学变化。答案：（1）ΔS＜0（2）ΔS＞0（3）ΔS＜0（4）ΔS＞05.解析：ΔH－TΔS=－12.5kJ·mol-1－298.15K×（－102.5×10-3kJ·mol-1·K-1）=18.1kJ·mol-1＞0。答案：该