2020版化学鲁科版选修4学案:第2章 第1节 化学反应的方向 .docx
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1、第1节化学反应的方向核心素养发展目标1.证据推理与模型认知:了解熵和熵变,理解焓变、熵变与反应方向的关系,构建综合运用焓变与熵变判断化学反应进行方向的思维方法模型。2.科学态度与社会责任:根据三个判据的发展过程,理解科学知识的曲折发展历程,增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。一、反应焓变、熵变与反应方向1反应焓变与反应方向(1)实例:NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l),H0,常温下能自发进行。2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g),H0,常温下能自发进行。NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l
2、),H0,该反应在常温下能自发进行。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g),H0,该反应在常温下不能自发进行,但在较高温度下能自发进行。(2)反应焓变与反应方向的关系反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。2反应熵变与反应方向(1)熵概念:描述体系混乱度大小的物理量,其符号为S,单位是 Jmol1K1。意义:熵值越大,体系混乱度越大。影响因素同一物质:S(g)S(l)S(s)。(2)反应熵变概念:反应产物总熵和反应物总熵之差,符号为S。正负判断论据(3)反应熵变与反应方向熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。化学反应方向与焓变、熵变的关系(1)从焓变(
3、能量)角度:H0,有利于反应自发进行。(3)在实际的化学反应中,当H与S符号相同时,对化学反应方向的影响作用出现矛盾,因此,在分析一个具体化学反应自发进行的方向时,不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析,否则,可能会得出错误的结论。例1已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是()A2Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s)H0BC3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H0D2Mg(s)O2(g)=2MgO(s)H0答案C解析焓判据是指H0,按焓判据反应不能自发进行,而题给条件是能自发进行,所以不能用“焓判据”解释该反应为自发反应。考点焓变和熵变与反应方向的判断题点反应
4、焓变与反应方向思维启迪一般常温下自发进行的放热反应,焓变对反应方向起决定性作用。例2碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气,下列有关说法中正确的是()A碳铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大B碳铵分解是因为外界给予了能量C碳铵分解是吸热反应,根据焓判据,不能自发分解D碳酸盐都不稳定,都能自发分解答案A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。考点焓变和熵变与反应方向的判断题点反应熵变与反应方向思维启迪一般常温下自发进行的吸热反应,熵变对反应方向
5、起决定性作用。二、焓变与熵变对反应方向的共同影响1反应方向的判据在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向HTS0的方向进行,直至达到平衡状态。(1)HTS0反应不能自发进行。2温度与反应方向的关系(1)放热和熵增加都有利于HTS0,因此放热的熵增加反应一定能自发进行,吸热的熵减小反应一定不能自发进行。(2)当反应的焓变和熵变的影响相反,且二者大小相差悬殊时,某一因素可能占主导地位。(3)当反应的焓变和熵变的影响相反,且二者相差不大时,温度可能对反应的方向起决定性作用。例3下列反应中,一定不能自发进行的是()A2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJmol1S1 110
6、Jmol1K1BCO(g)=C(s,石墨)O2(g)H110.5 kJmol1S89.36 Jmol1K1C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H444.3 kJmol1S280.1 Jmol1K1DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.301 kJmol1S184.05 Jmol1K1答案B解析A项为放热的熵增加反应,在任何温度下都有HTS0,故该反应一定不能自发进行;C项为放热的熵减小反应,在低温时可能有HTS0,因此该反应在低温下能自发进行;D项为吸热的熵增加反应,在高温时可能有HTS0,
7、因此该反应在高温下能自发进行。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点由焓变、熵变判断反应进行的方向思维启迪(1)在利用HTS作为判据判断反应方向时,给出H的单位通常为kJmol1,S的单位通常是Jmol1K1,进行计算时应将二者的单位统一。(2)利用H、S的符号和HTS进行推理,可以避开计算。例4已知吸热反应:2CO(g)=2C(s)O2(g) ,设H和S不随温度而变,下列说法中正确的是()A低温下能自发进行B高温下能自发进行C任何温度下都能自发进行D任何温度下都不能自发进行答案D解析已知反应:2CO(g)=2C(s)O2(g)的H0,S0,所以HTS0,在任何温度下反应都是不能自发进行的,A
8、、B、C错误,D正确。考点复合判据与反应进行方向的判断题点自发反应进行适宜温度的选择相关链接(1)对反应进行方向判断的讨论类型HS反应的自发性100HTS0,一定能自发进行200HTS0,一定不能自发进行300HTS因温度的变化而可能大于0或小于0,反应自发性也因温度变化而改变。一般来说,低温时焓变影响为主,高温时熵变影响为主,H0,S0的反应在较低温度下能自发进行;H0,S0的反应在较高温度下能自发进行400(2)温度对反应进行方向的影响根据复合判据HTS可知,反应熵变S对化学反应方向的影响是与温度相关联的,因此温度也可以影响反应进行的方向。严格来讲,温度对反应的焓变与熵变都有影响,但是在焓
9、变与熵变随温度变化不大的范围内,可以认为它们是定值。1下列关于焓变和熵变的说法正确的是()A化学反应的焓变与反应的方向有关,化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向,化学反应的熵变不能决定化学反应的方向C焓变为负的反应都能自发进行,熵变为正的反应也都能自发进行D化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素答案D解析一个反应的HTS0B反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的H0CCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的H0D常温下,反应C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自发进
10、行,则该反应的H0答案B解析A项,该反应能自发进行,则HTS0,即HTS,而S0(气体化学计量数反应后减小),则H0,错误;B项,该反应可自发进行,则HTS0,即H0、S0(气体化学计量数反应后减小),则H0,即HTS,又知T0、S0(气体化学计量数反应后增大),则H0,错误;D项,该反应不能自发进行,则HTS0,即HTS,又知T0、S0(气体化学计量数反应后增大),则H0,错误。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变和熵变大小的判断4(2018天津红桥区期中)25 和1.01105 Pa时,反应:2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1能自发进行,其原因是
11、()A该反应是吸热反应 B该反应是放热反应C该反应是熵减小的反应 D熵增效应大于能量效应答案D解析根据熵判据,该反应是熵增反应,能自发进行;根据焓判据,该反应是吸热反应,不能自发进行。事实上该反应能自发进行,说明熵增效应大于能量效应。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变、熵变大小的判断5现有反应:2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H0,下列有关说法正确的是()AH0的化学反应一定不能自发进行B该反应熵增大(即S0)C该反应在任何条件下一定能自发进行D自发过程一定使体系的熵增大答案B解析H0的化学反应也有能自发进行的,A项错误、B项正确;该反应只有在高温条件下才能自发进行,C项错
12、误;自发过程也有使体系的熵减小的,D项错误。考点焓变和熵变与反应进行方向的判断题点反应中焓变、熵变大小的判断6回答下列问题:(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)=2C(s)O2(g)。已知该反应的H0,简述该设想能否实现的依据:_。(2)下列反应中,在高温下不能自发进行的是_(填字母)。aCO(g)=C(s)O2(g)b2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)c(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)dMgCO3(s)=MgO(s)CO2(g)(3)25 和1.01105 Pa时,反应:2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H56.
13、76 kJ mol1能自发进行的原因是_。(4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气,化学方程式为C(s)H2O(g)=H2(g)CO(g)H131.3 kJmol1,S133.7 Jmol1K1。该反应在低温下能否自发进行?_(填“能”或“不能”)。答案(1)该反应是H0、S0、S0,故不能实现该反应。(2)a、b、c、d的H0,b、c、d反应的S0,HTS0时,反应才能自发进行,所以在高温下才能自发进行。a项S0,所以在高温时该反应不能自发进行。(3)该反应能自发进行,说明HTS0,而该反应的H0,S0,故S对反应方向起决定作用。(4)根据HTS982.0 K时该反应能自发进行,由此可知该反应
14、在低温下不能自发进行。考点复合判据与反应进行方向的判断题点反应进行方向判断的相关综合题组一自发过程和自发反应1下列关于自发过程的叙述中,正确的是()A只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程C同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程答案C解析在一定条件下,不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程,所以自发过程也是需要特定的条件,A、B项错误;可逆反应在不同的条件下,可以向不同方向自发进行,C项正确;改变条件,可以使非自发过程转变为自发过程,D项错误。考点自发过程和自发反应题点自发过程(或反应
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