新苏教版高中化学选择性必修1学案：2.2.1 化学反应的方向

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第二单元化学反应的方向与限度第一课时化学反应的方向课程标准要求1.能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，知道化学反应是有方向的。2.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关，学会应用焓判据和熵判据分析化学反应进行的方向。一、自发反应1.自发过程(1)自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。(2)自发过程的特点①体系趋向于从能量较高状态转变为能量较低状态(体系对外部做功或者释放热量)。②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。2.自发反应(1)概念：在一定条件下能自动进行的反应，称之为自发反应。(2)特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。【微自测】1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程。()(2)自发反应不需任何条件就能发生。()(3)室温下冰变成水属于自发过程。()(4)能自发进行的反应，反应速率一定很大。()答案(1)√(2)×(3)√(4)×二、化学反应进行方向的判断依据1.反应焓变与反应方向(1)放热反应：大多数都能自发进行。(2)吸热反应：有些也能自发进行。(3)结论：判断化学反应能否自发进行，不能直接用放热(ΔH＜0)或吸热(ΔH＞0)作为判断依据。2.反应熵变与反应方向(1)熵①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。③影响因素a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。c.S(混合物)>S(纯净物)。(2)熵变①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。②熵增或熵减的判断a.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，是熵增大的过程。b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增大的反应。气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。(3)熵变与反应方向①熵增大有利于反应的自发进行。②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。③不能直接用熵增大(ΔS＞0)或熵减小(ΔS＜0)来判断化学反应能否自发进行。【微自测】2.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)放热反应一定能自发进行。()(2)同种物质不同状态时熵值不同，气态时最大。()(3)熵增大的反应一定能自发进行。()(4)自发反应在任何条件下均可发生。()(5)焓变与熵变均不是决定一个反应是否自发进行的唯一因素。()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√化学反应方向的判断依据1.化学反应方向的判断(1)焓变(ΔH)和熵变(ΔS)都与反应自发性有关，但都不能独立地作为反应能否自发进行的判断依据。要判断反应的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。(2)判断反应方向的依据不仅与ΔH、ΔS有关，还与温度有关，其表达式为ΔH－TΔS。2.温度对化学反应方向的影响当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性的作用，温度与反应方向的关系如图所示：1.下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A.N2H4(l)＋eq\f(1,2)N2O4(l)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－546.45kJ·mol－1B.Mg2Ni(s)＋2H2(g)=Mg2NiH4(s)ΔH＝－64.4kJ·mol－1C.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4kJ·mol－1D.2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g)ΔH＝＋163kJ·mol－1答案A解析当ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行。N2H4(l)＋eq\f(1,2)N2O4(l)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(l)是熵增且放热的反应，在任何温度下都能自发进行，A项正确；Mg2Ni(s)＋2H2(g)=Mg2NiH4(s)是熵减且放热的反应，在低温下可自发进行，B项错误；CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)是熵增且吸热的反应，在高温下可自发进行，C项错误；2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g)是熵减且吸热的反应，在任何温度下都不能自发进行，D项错误。2.已知S的单位是J·mol－1·K－1下列反应中，一定不能自发进行的是()A.2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03kJ·mol－1ΔS＝1110J·mol－1·K－1B.2CO(g)=2C(s，石墨)＋O2(g)ΔH＝110.5kJ·mol－1ΔS＝－89.36J·mol－1·K－1C.4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ·mol－1ΔS＝－280.1J·mol－1·K－1D.NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝37.301kJ·mol－1ΔS＝184.05J·mol－1·K－1答案B解析A项为放热的熵增大反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS<0，因此该反应一定能自发进行，A项错误；B项为吸热的熵减小反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS>0，故该反应一定不能自发进行，B项正确；C项为放热的熵减小反应，在低温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在低温下能自发进行，C项错误；D项为吸热的熵增加反应，在高温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在高温下能自发进行，D项错误。1.下列关于自发反应的叙述中，正确的是()A.自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的B.铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应C.自动过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自动过程D.自发反应与外界条件无关答案C2.下列说法中正确的是()A.在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行B.反应NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向C.焓变和熵变都与反应的自发性有关，所以焓变和熵变均可以单独作为反应能否自发进行的判据D.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答案B解析一个反应是否自发，由焓变和熵变与温度共同决定，与催化剂无关，A、C、D错误。3.某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能正向自发进行，其逆反应在低温时能正向自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为()A.ΔH＜0、ΔS＞0 B.ΔH＜0、ΔS＜0C.ΔH＞0、ΔS＞0 D.ΔH＞0、ΔS＜0答案C4.下列反应中，在高温下不能自发进行的是()A.CO(g)=C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)B.2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)D.MgCO3(s)=MgO(s)＋CO2(g)答案A解析A、B、C、D的ΔH>0，B、C、D反应的ΔS>0。ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行。A的ΔS<0，所以在高温时该反应不能自发进行。5.正确判断反应自发进行的方向对于生产实践具有重要的意义。回答下列问题：(1)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ΔH________(填“>”、“<”或“＝”，下同)0，ΔS________0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气