新教材2025版高中化学第二章化学反应速率与化学平衡第三节化学反应的方向学生用书新人教版选择性必修1

第三节化学反应的方向课程目标1．了解自发过程与自发反应的含义。2．了解熵变的含义。3．能用ΔH－TΔS推断化学反应进行的方向。图说考点必备基础——自学·尝试[新知预习]一、自发过程与自发反应1．自发过程(1)含义：在肯定条件下，________________就可以自动进行的过程。(2)特点：A.体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部________或者________能量)。B．在密闭条件下，体系有从________自发转变为________的倾向，即________原理。2．自发反应在给定的一组条件下，可以________地进行到显著程度的化学反应。二、化学反应进行方向的判据1．焓判据(1)用________来推断反应进行的方向。(2)放热反应过程中体系能量____________，具有自发进行的____________。2．熵判据(1)熵用来量度体系________的一个物理量，符号为________，单位为________________。(2)熵值大小判据A．物质的混乱度：体系的混乱度越大，熵值________；B．同一条件下，不同物质的熵值________；C．物质的存在状态，同一物质：S(g)________S(l)________S(s)。(3)熵增原理与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵______，即熵变(符号________)________零(填“大于”“小于”或“等于”)。(4)熵判据用________来推断反应进行的方向。(5)熵变的推断A．气体体积增大的反应，熵________；B．气体体积减小的反应，熵________。三、焓变与熵变对反应方向的共同影响1．反应方向的判据体系自由能改变(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行方向的推断：ΔG＝ΔH－TΔS。(1)ΔG________0反应能自发进行。(2)ΔG＝0反应达到平衡状态。(3)ΔG________0反应不能自发进行。2．文字表达在________、________肯定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS________的方向进行，直至达到________状态。[即学即练]1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)吸热反应不行能自发进行。()(2)体系有序性越高，熵值就越低。()(3)自发过程肯定导致体系的熵增大。()(4)焓变是确定反应是否具有自发性的一种重要因素。()(5)反应2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH<0。()(6)某反应在肯定条件下能正向自发进行，则该条件下其逆反应必定不能自发进行。()2．下列自发反应可用焓判据来说明的是()A．Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝+56.7kJC．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝+74.9kJD．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－13．以下自发反应不行用熵判据来说明的是()A．CaCO3(s)＋2HCl(aq)=CaCl2(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)B．NH4Cl(s)=NH3(g)＋HCl(g)C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)D．2C(s)＋O2(g)=2CO(g)4．下列说法正确的是()A．放热反应不肯定是自发进行的反应B．吸热反应肯定是非自发进行的反应C．自发进行的反应肯定简单发生D．反应速率快的反应肯定是自发进行的5．已知反应2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在298K、101kPa的条件下，其ΔH＝－113.0kJ·mol－1，ΔS＝－145.3J·mol－1·K－1。该反应________(填“能”或“不能”)用于消退汽车尾气中的NO，理由为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。核心素养——探究·共享提升点化学反应进行方向的推断例下列推断正确的是()A．反应4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应B．反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0C．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0D．反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0状元随笔解题的关键是推断反应是熵减反应还是熵增反应。[提升]已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应：CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·(mol·K)－1，则：(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的确定因素。(3)若温度能确定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________(结果保留一位小数)。状元随笔在用判据ΔH－TΔS推断时要留意ΔH与ΔS的单位的差别，须要转换。(1)不能片面地用焓判据、熵判据孤立推断。(2)不能忽视温度在大多数化学反应方向推断中的作用。(3)不能错误认为“自发反应”不须要任何条件。(4)不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一样。关键实力1.熵值大小推断方法：(1)从物质状态推断：物质在气态时熵值最大，液态较小，固态时最小，即S(g)>S(l)>S(s)。(2)从物质的量的大小推断：物质的量越大、分子数越多，熵值越大。(3)不同物质熵值间的关系：物质的组成越困难其熵值越大，一般组成物质的原子种类相同时，一个分子中原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大。(4)固体的溶解过程、液体和气体的扩散过程，是熵增加的过程。(5)产生气体的反应和气体的物质的量增加的反应，是熵增加的过程。2．复合判据的应用素养形成——自测·自评1.下列说法正确的是()A．能自发进行的反应肯定能快速发生B．非自发进行的反应肯定不行能发生C．能自发进行的反应实际可能没有发生D．常温下，2H2O通电2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应2．下列对熵变的推断中不正确的是()A．少量的食盐溶解于水中：ΔS>0B．碳和氧气反应生产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>03．已知反应FeO(s)＋C(s)=CO(g)＋Fe(s)的ΔH＞0，ΔS＞0(假定ΔH、ΔS不随温度而改变)，下列叙述正确的是()A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程B．高温下为自发过程，低温下为非自发过程C．任何温度下均为非自发过程D．任何温度下均为自发过程4．下列内容与结论相对应的是()选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)ΔS＞0B硝酸铵溶于水可自发进行因为该反应的ΔS>0C一个反应的ΔH＞0，ΔS＞0反应肯定不能自发进行DH2(g)＋F2(g)=2HF(g)的ΔH＝－271kJ·mol－1，ΔS＝＋8J·mol－1·K－1反应在随意温度下都不能自发进行5．298K时，合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，其中ΔH＝－92.2kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·(mol·K)－1。下列说法不正确的是()A．合成氨反应是放热反应B．合成氨反应是熵减小的反应C．合成氨反应在任何条件下都能自发进行D．降低温度、增大压强都有利于平衡向生成氨的方向移动6．氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步，不少科技工作者为了找寻廉价的氨的制备方法，进行了前赴后继的探究性工作。用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应，化学方程式为N2＋3H2高温、高压,催化剂2NH3。已知，在常温下，1gH2完全转化为NH3，放出的热量为15.4kJ。(1)请写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)假如一个反应的ΔH－TΔS<0，则该反应能够自发进行。已知上述氨的合成反应的ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1，则其在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。练后感悟1．焓变和熵变都与反应的自发性有关，都不能独立作为自发性的判据，必需综合考虑体系的焓变和熵变。2．依据ΔH－TΔS＜0推断的只是反应自发进行的可能性，详细反应能否实际发生，还涉及反应速率的问题。第三节化学反应的方向必备基础新知预习一、1．(1)不用借助于外力(2)高能低能做功释放有序无序熵增2．自发二、1．(1)焓变(2)降低趋向2．(1)混乱度SJ·mol－1·K－1(2)越大不同>>(3)增加ΔS大于(4)熵变(5)增加减小三、1．(1)<(3)>2．温度压强<0平衡即学即练1．答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√2．解析：焓判据可以说明放热过程可以自发进行，A项、B项和C项中的反应均为吸热反应。答案：D3．解析：熵判据是ΔS>0的反应自发进行。A、B、D选项中都有显著的熵增，可用熵判据说明。答案：C4．答案：A5．解析：ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0kJ·mol－1－298K×(－145.3×10－3kJ·mol－1·K－1)＝－69.7kJ·mol－1<0，故理论上该反应能自发进行。答案：能该反应的ΔH－TΔS＝－69.7kJ·mol－1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以能用于消退汽车尾气中的NO核心素养例解析：A、C、D中反应均为熵减反应，且在常温下均能自发进行，故依据ΔH－TΔS<0推断三个反应均属于放热反应，故A、C错误，D正确；B中反应为熵减反应，ΔS<0，B错误。答案：D提升解析：(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·(mol·K)－1≈130.5kJ·mol－1>0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，所以依据ΔG＝ΔH－TΔS可知，在温度较高的时候，ΔG可能小于0。(3)依据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应自发进行，则有：T>ΔH/ΔS≈1111.6K。答案：(1)不能(2)能(3)1111.6K素养形成1．解析：反应的自发性只表明反应具有能自发进行的趋势，并不能说明反应肯定进行，故A项错误，C项正确；非自发反应在有外力作用时有可能发生，故B项错误；“通电”是“输入能量”，水的分解反应借助了外力才能进行，为非自发反应，故D项错误。答案：C2．解析：食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)＋O2(g)=2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)分解产生了气体，为熵增加的反应。答案：C3．解析：ΔH＞0，ΔS＞0，低温下，ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行，高温下，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行，故B正确。答案：B4．解析：物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS＜0，A项不符合题意；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS＞0，反应可自发进行，B项符合题意；ΔH＞0，ΔS＞0，依据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS＜0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH＜0，ΔS＞0知，ΔH－TΔS＜0，故该反应在随意温度下都能自发进行，D项不符合题意。答案：B5．解析：合成氨反应的ΔH＝－92.2kJ·mol－1<0，合成氨是放