2024-2025学年高二化学选择性必修1（配苏教版）教学课件 专题2 第2单元 第1课时 化学反应的方向

专题2第二单元第1课时化学反应的方向基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

素养目标1.认识自然界中发生的一些自发过程,加强从物质的微观层面理解反应过程中能量和混乱度变化的能力,了解焓变与熵变的含义。2.理解焓变、熵变与反应方向的关系;能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向,促进证据推理与模型认知化学核心素养的发展。基础落实·必备知识全过关一、反应焓变与反应方向

非自发反应在一定条件下也能够进行1.自发过程

根据是否有外力作用,过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下,不借助外力而自发进行的过程。自发过程具有的特点:(1)体系趋向于从

状态转变为

状态(体系对外部做功或者

热量)。

(2)在密闭条件下,体系有从

自发转变为

的倾向。

2.化学反应的自发性与反应焓变的关系(1)放热反应:绝大多数都能

,且反应放出的热量

,体系能量

得越多,反应越完全。

(2)吸热反应:有些也能自发进行。(3)结论:反应的焓变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。能量较高能量较低释放有序无序自发进行越多降低二、反应熵变与反应方向1.熵(1)定义:衡量

的物理量,其符号为

,单位为J·mol-1·K-1。(2)特点:混乱度越大,体系越无序,体系的熵值就

。

(3)影响因素:①同一物质:S(高温)

S(低温);S(g)

S(l)

S(s)。

②相同条件下的不同物质:分子结构越复杂,熵值

。

③S(混合物)

S(纯净物)。

一个体系混乱度S

越大>>>越大>2.熵变(1)定义:反应前后体系

的变化。

(2)计算式:ΔS=

。

(3)ΔS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

的过程。

②气体体积增大的反应,熵变通常都是ΔS

0,是熵

的过程。

③气体体积减小的反应,熵变通常都是ΔS

0,是熵

的过程。

熵值S(生成物)-S(反应物)>增大>增大<减小3.熵变与反应方向(1)熵

有利于反应的自发进行。

(2)某些熵

的反应在一定条件下也能自发进行。

结论:反应的熵变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。增大减小教材阅读想一想阅读教材“化学反应的方向”中的【学以致用】思考:熵增加的反应在常温、常压下一定能自发进行吗?而熵减小的反应是不是一定不能自发进行?试举例说明。提示

不一定。碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳是熵增加的反应,但该反应需要高温才能自发进行。氯化氢与氨的化合反应是熵减小的反应,但该反应可以自发进行。易错辨析判一判(1)能够自发进行的反应一定容易发生。(

)(2)一定条件下能自发进行的反应,一定是放热、熵增加的反应。(

)(3)对于ΔS>0的反应,若在任何温度下均能自发进行,说明ΔH>0。(

)×提示

还与反应速率和反应条件有关。

××提示

说明ΔH<0。

重难探究·能力素养全提升探究化学反应进行方向的判断方法情境探究下列现象是我们很熟悉的:①自然界中水总是从高处往低处流;②室温下冰块自动融化;③墨水溶入水中,不断扩散;④食盐溶解于水;⑤火柴棒散落等。我们非常清楚这些生活中的现象将向什么方向发展,因为它们有明显的自发性——其中是否蕴含了一定的科学原理呢?水总是自发地从高处流向低处

(1)反应焓变与反应方向的关系如何?提示

能自发进行的化学反应多数是放热反应。有些吸热反应也能自发进行。(2)体系总是向降低自身能量的方向进行变化,那么,ΔH<0的反应为何不能全部自发进行?(3)熵变与反应方向关系如何?(4)自发反应的现象是否一定明显?提示

体系的能量变化并不只有焓变一种形式,焓变只是影响反应能否自发进行的因素之一,并不是唯一因素。提示

①熵增加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反应熵变是影响反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。提示

不一定。因为在温度、压强一定的条件下,反应能自发进行并不能说明反应在该条件下一定能发生,还涉及化学反应速率的问题。方法突破对反应进行方向判断的讨论

类型ΔHΔS反应的自发性1<0>0一定能自发进行2>0<0一定不能自发进行3<0<0反应能否自发进行与温度有关,一般来说,ΔH<0,ΔS<0的反应在较低温度下能自发进行;ΔH>0,ΔS>0的反应在较高温度时能自发进行应用体验视角1焓变和熵变的判断1.下列变化过程中,ΔS<0的是(

)A.氨气与氯化氢反应产生白烟B.蔗糖溶于水C.浓硝酸见光分解D.锌粒投入盐酸中A解析

氨气与氯化氢合成氯化铵,气体体积减小,ΔS<0,A项符合题意;蔗糖溶于水,混乱度增大,ΔS>0,B项不符合题意;浓硝酸见光分解为二氧化氮、氧气和水,ΔS>0,C项不符合题意;锌粒投入盐酸中产生氢气,ΔS>0,D项不符合题意。2.已知NH4NO3溶于水,溶液温度降低。则该过程中(

)A.ΔH>0,ΔS>0B.ΔH>0,ΔS<0C.ΔH<0,ΔS>0D.ΔH<0,ΔS<0A解析

NH4NO3溶于水,溶液温度降低,则为吸热过程,故ΔH>0,又因该过程可自发进行,则ΔS>0,A项正确。3.下列说法正确的是(

)A.水凝结成冰的过程中ΔH>0、ΔS>0B.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)══2CaSO4(s)+2CO2(g)低温下可自发进行,则反应的ΔH<0C.反应NH4Cl(s)══NH3(g)+HCl(g)的ΔS<0D.表示氢气的标准燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)══2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1B解析

同一物质固态的能量小于液态,液态的熵大于固态,所以水凝结成冰的过程为放热、熵减的过程,即ΔH<0、ΔS<0,故A错误;反应的ΔS<0,且低温下能自发进行,则该反应的ΔH<0,故B正确;NH4Cl(s)══NH3(g)+HCl(g)是分解反应,气体体积增大,所以反应的ΔS>0,故C错误;标准燃烧热应该是1

mol可燃物燃烧放出的热量,故D错误。视角2化学反应方向的判断4.某化学学习小组查阅资料可知:N2(g)+2O2(g)══2NO2(g)

ΔH=62kJ·mol-1。他们对反应的自发性进行了讨论,下列结论合理的是(

)A.任何温度下都能自发进行B.较高温度下可自发进行C.较低温度下可自发进行D.任何温度下都不能自发进行D解析

该反应的ΔH>0,ΔS<0,因此该反应在任何温度下都不能自发进行,D项正确。5.(2024河北保定高二期末)下列对化学反应预测正确的是(

)选项化学方程式已知条件预测AM(s)══X(g)+Y(s)ΔH>0它是非自发反应BW(s)+xG(g)══2Q(g)ΔH<0,自发反应x可能等于1、2、3C4X(g)+5Y(g)══4W(g)+6G(g)能自发反应ΔH一定小于0D4M(s)+N(g)+2W(l)══4Q(s)常温下,自发进行ΔH>0B解析

反应中气体分子数增大,则ΔS>0,又因ΔH>0,则反应高温时自发,A项错误;反应ΔH<0,且能自发进行,则可能ΔS>0、ΔS=0或ΔS<0,反应中气体分子数可能增大、不变或减小,B项正确;反应中气体分子数增大,ΔS>0,因反应能自发,则ΔH>0、ΔH<0都有可能,C项错误;反应中气体分子数减小,ΔS<0,且常温下自发,则必有ΔH<0,D项错误。归纳总结

综合判据的“四象限”焓变和熵变都与反应自发性有关,又都不能独立地作为反应自发性的判据,要判断反应进行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变。6.下列有关化学反应方向及其判据的说法错误的是(

)A.放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的B.1molH2O在不同状态时的熵值:S[H2O(s)]<S[H2O(g)]C.CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g)

ΔH>0,能否自发进行与温度有关D.常温下,反应C(s)+CO2(g)══2CO(g)不能自发进行,则可推知该反应的ΔH>0A解析

一个过程是否为自发过程应综合考虑ΔH和ΔS,A项错误;同种物质在不同状态时的熵值:气体>液体>固体,B项正确;碳酸钙分解反应的ΔS>0,ΔH>0,因此,该反应能否自发进行与温度有关,C项正确;常温下,反应C(s)+CO2(g)══2CO(g)不能自发进行,该反应ΔS>0,则ΔH>0,D项正确。7.下列有关说法正确的是(

)A.SO2(g)+H2O(g)H2SO3(l),该过程熵值增大B.SO2(g)══S(g)+O2(g)

ΔH>0,ΔS>0,该反应不能自发进行C.SO2(g)+2H2S(g)══3S(s)+2H2O(l)ΔH<0,该反应低温下能自发进行D.某温度下SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH<0,该反应高温下能自发进行C解析

反应由气态物质生成液态物质,混乱度减小,熵值减小,故A错误;ΔH>0,ΔS>0,高温下反应可以自发进行,故B错误;反应的ΔH<0,ΔS<0,则低温下能自发进行,故C正确;反应的ΔH<0,ΔS<0,则低温下能自发进行,故D错误。8.(2024安徽合肥模拟)如下图所示,在图Ⅰ中A、B两容器里分别收集着两种互不作用的理想气体。压强不变,若将中间活塞打开[如图Ⅱ],两种气体分子立即都占满了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是(

)理想气体的自发混合

A.此过程是从混乱度小的向混乱度大的变化过程,即熵增加的过程B.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出C.此过程从有序到无序,混乱度增大D.只有在一定温度下,此过程是自发进行的答案

D

解析

由有序到无序的过程属于熵增加的过程,A正确;该过程是一个不伴随能量变化的自发过程,没有热量的吸收或放出,B正确;由

“两种气体分子立即都占满了两个容器”可知,该过程是由有序到无序的过程,也就是混乱度增大的过程,C正确;两种互不作用的理想气体等压混合,是一个不伴随能量变化的过程,同时也是一个熵增加的过程,即ΔH=0,ΔS>0,故ΔH-TΔS<0,故在任何温度下都是自发的过程,D错误。9.实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。下列关于该反应的说法正确的是(

)A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0C.ΔH<0,ΔS