第二章 第三节　化学反应的方向

第三节化学反应的方向[核心素养发展目标]1.知道化学反应是有方向的，通过宏观事实推理、建构化学反应的方向与反应的焓变和熵变的关系的认知模型。2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。一、自发过程与自发反应1．自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。例如高山流水、自由落体。(2)特点①体系趋向于从________状态转变为____________状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密闭条件下，体系有从__________自发转变为____________的倾向(无序体系更加稳定)。(3)非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程。2．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。例如钢铁生锈。(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。3．应用(1)自发反应可被用来做“有用功”。例如H2的燃烧可设计成燃料电池。(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。例如通电将水分解为H2和O2。1．下列过程中属于自发过程的是__________(填序号)。①铵盐的溶解②烧碱与盐酸反应③Zn与稀H2SO4反应④将地下水抽至地面⑤Mg在空气中燃烧⑥铝热反应⑦墨水在水中的扩散⑧电解熔融的氯化钠2．已知：①2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O；②2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑。①是自发反应，②是非自发反应，通过对上述反应的分析，思考：(1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)非自发反应一定不能发生吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、化学反应进行方向的判据1．焓变与化学反应的方向分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系。(1)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)，燃烧反应是________(填“吸”或“放”，下同)热反应，ΔH________(填“>”或“<”，下同)0，常温下能自发进行。(2)Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)，该反应是______热反应，ΔH________0，常温下______(填“能”或“不能”，下同)自发进行。(3)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应为________热反应，常温下________自发进行。(4)2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，该反应是________热反应，ΔH______0，________自发进行。2．熵变与化学反应的方向(1)熵、熵变的概念(2)熵值大小①体系的熵值：体系的________越大，体系的熵值就________。②同一种物质的熵值：S(g)____S(l)____S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。(3)熵变与化学反应进行方向的关系①自发进行的化学反应大多是熵________的反应，有些熵________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。②与环境既没有物质交换也没有能量交换的孤立体系或绝热体系，自发过程总向着熵增加的方向进行。(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。3．自由能与化学反应的方向(1)自由能变化符号为________，单位为kJ·mol－1。(2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝______________。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与________有关。(3)反应方向与自由能的关系化学反应总是向着______________的方向进行，直到体系________。①当ΔG＜0时，反应____________；②当ΔG＝0时，反应____________；③当ΔG＞0时，反应____________。类型ΔHΔSΔG反应的自发性1<0>0<0一定能自发2>0<0>0一定不能自发3<0<0正负决定于温度低温能自发4>0>0高温能自发(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)SO2(g)=S(g)＋O2(g)ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行()(4)NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向()1．(2022·浙江1月选考，20)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是()A．ΔH和ΔS均大于零B．ΔH和ΔS均小于零C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零2．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－1ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，则(1)该反应________(填“能”或“不能”)正向自发进行。(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为____________。3．在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)ΔH＝QkJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，