同步蘇教化學(xué)選修四新突破講義：專題2 第2單元 第1課時 化學(xué)反應(yīng)的方向 Word版含答案

第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度第1課時化學(xué)反應(yīng)的方向目標與素養(yǎng)：1.了解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性。(宏觀辨識與微觀探析)2.知道焓判據(jù)、熵判據(jù)的涵義，會用焓變和熵變判斷反應(yīng)進行的方向。(宏觀辨識與微觀探析)一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向1根據(jù)是否有外力作用，過程可分為自發(fā)過程和非自發(fā)過程。自發(fā)過程是在一定條件下，不借助外力而自發(fā)進行的過程。自發(fā)過程具有的特點：(1)體系趨向于從能量較高狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰枯^低狀態(tài)(體系對外部做功或者釋放熱量)。(2)在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。2化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性與反應(yīng)焓變的關(guān)系(1)放熱反應(yīng)：絕大多數(shù)都能自發(fā)進行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得越多，反應(yīng)越完全。(2)吸熱反應(yīng)：有些也能自發(fā)進行。(3)結(jié)論：反應(yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一。微點撥：(1)非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能夠進行。(2)自發(fā)反應(yīng)只說明了反應(yīng)的方向性，不能說明反應(yīng)實際是否發(fā)生，也不能說明反應(yīng)的快慢。二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向1熵(1)概念：衡量體系混亂度的物理量，其符號為S，單位為J·mol1·K1。(2)特點：混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大。(3)影響因素同一物質(zhì)：S(高溫)S(低溫)；S(g)S(l)S(s)。相同條件下的不同物質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，熵值越大。S(混合物)S(純凈物)。2熵變(1)概念：反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差。(2)計算式：SS(反應(yīng)產(chǎn)物)S(反應(yīng)物)。(3)正負判斷依據(jù)物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，S0，是熵增加的過程。氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是S0，是熵增加的反應(yīng)。氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是S0，是熵減小的反應(yīng)。3熵變與反應(yīng)方向(1)含義：大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向，導(dǎo)致體系的熵增大。(2)規(guī)律：大多數(shù)熵增加的反應(yīng)都能自發(fā)進行。(3)局限性：少數(shù)熵減少的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進行，如10 的液態(tài)水自動結(jié)冰、NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)。(4)結(jié)論：熵變是影響反應(yīng)自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下一定能自發(fā)進行嗎？而熵減小的反應(yīng)是不是一定不能自發(fā)進行？試舉例說明。提示：不一定。碳酸鈣分解為氧化鈣和二氧化碳是熵增加的反應(yīng)，但該反應(yīng)需要高溫才能自發(fā)進行。氯化氫與氨的化合反應(yīng)是熵減小的反應(yīng)，但該反應(yīng)可以自發(fā)進行。三、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進行的傾向。判斷反應(yīng)的自發(fā)性必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變。在恒溫、恒壓時，(1)H<0、S>0，則反應(yīng)一定能自發(fā)進行；(2)H>0、S<0，則反應(yīng)一定不能自發(fā)進行；(3)H<0、S<0或H>0，S>0，反應(yīng)可能自發(fā)進行，也可能不自發(fā)進行，與反應(yīng)的溫度有關(guān)。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)能夠自發(fā)進行的反應(yīng)一定容易發(fā)生，也一定能反應(yīng)完全。()(2)C(s)CO2(g)=2CO(g)，室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的H0。()(3)一定條件下能正向自發(fā)進行的反應(yīng)，其逆向必定不能自發(fā)進行。()(4)對于S0的反應(yīng)，若在任何溫度下均能自發(fā)進行說明H0。()答案：(1)×(2)(3)(4)×2下列關(guān)于判斷反應(yīng)的方向的說法正確的是()A所有自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能發(fā)生C由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的反應(yīng)D同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同C焓判據(jù)與熵判據(jù)都不能單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)，二者組合而成的復(fù)合判據(jù)，更適合于所有的反應(yīng)，A項錯誤，C項正確；在一定條件下能自發(fā)進行的反應(yīng)，改變條件可能不能自發(fā)進行，B項錯誤；同一物質(zhì)S(s)S(l)S(g)，D項錯誤。3(1)少量蔗糖溶解于水中，S_0(填“>”或“<”，下同)。(2)純碳和氧氣反應(yīng)生成CO(g)，S_0。(3)液態(tài)水蒸發(fā)變成水蒸氣，S_0。答案：(1)(2)(3)化學(xué)反應(yīng)進行方向的綜合判據(jù)1焓變和熵變都與反應(yīng)自發(fā)性有關(guān)，又都不能獨立地作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)，要判斷反應(yīng)進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變?？梢岳靡韵鹿竭M行判斷，HTS。HTS<0，反應(yīng)能自發(fā)進行；HTS0，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；HTS0，反應(yīng)不能自發(fā)進行。2四象限【例】下列反應(yīng)在任意溫度下一定能自發(fā)進行的是_。(1)2NaCl2NaCl2(2)2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g) H78.03 kJ·mol1(3)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJ·mol1(4)4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJ·mol1(5)CO(g)=C(s，石墨)O2(g) H110.5 kJ·mol1解析：(1)反應(yīng)需要通電才能進行，故該反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)。(2)H0、S0，任意溫度下都有HTS0，故該反應(yīng)任意溫度下都能自發(fā)進行。(3)H0、S0，在高溫下(T)時，HTS0，反應(yīng)能自發(fā)進行；而低溫下(T)時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。(4)H0，S0，在低溫下(T)時，HTS0，反應(yīng)能自發(fā)進行。(5)H0、S0，HTS0，該反應(yīng)任意溫度下都不能自發(fā)反應(yīng)。答案：(2)在化學(xué)反應(yīng)A(g)B(g)2C(g)D(g)HQ kJ·mol1過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。(1)Q_0(填“>”“<”或“”)。(2)熵變S_0(填“>”“<”或“”)。(3)該反應(yīng)_自發(fā)進行(填“能”或“不能”)。解析：據(jù)圖象可知，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故Q<0。據(jù)反應(yīng)特點可知，該反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)；據(jù)此可知該反應(yīng)能自發(fā)進行。答案：(1)<(2)>(3)能1下列過程是非自發(fā)的是()A水由高處向低處流B煤炭的燃燒C鐵在潮濕空氣中生銹D室溫下水結(jié)成冰D自然界中水由高處向低處流、煤炭的燃燒、鐵在潮濕空氣中生銹，都是自發(fā)過程，室溫下，水結(jié)成冰是非自發(fā)的。2水結(jié)冰的過程的焓變和熵變正確的是()AH0、S0BH0、S0CH0、S0DH0、S0DH2O(l)=H2O(s)為S<0的放熱(H<0)過程。3下列說法完全正確的是()A自發(fā)進行的反應(yīng)均是H<0的反應(yīng)BS為正值的反應(yīng)均能自發(fā)進行C物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，S為正值DCaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)S>0D有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行，如(NH4)2CO3(s)= NH4HCO3(s)NH3(g)，故A錯；熵變與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，但不能獨立地作為自發(fā)性的判據(jù)，故B錯；物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，其混亂度不一定增加，即S不一定為正值，如2H2S(g)O2(g)=2H2O(g)2S(s)，故C錯；CaCO3(s)的分解產(chǎn)生了氣體，為熵增反應(yīng)，故D對。4在25 ，1.01×105 Pa條件下，反應(yīng)2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ·mol1能自發(fā)進行的合理解釋是()A該反應(yīng)是熵減反應(yīng)B該反應(yīng)是分解反應(yīng)C該反應(yīng)的焓變效應(yīng)大于熵變效應(yīng)D該反應(yīng)的熵變效應(yīng)大于焓變效應(yīng)D反應(yīng)能否自發(fā)進行取決于焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)，由題給內(nèi)容可知該反應(yīng)吸熱，且熵增大，根據(jù)GHTS判斷，反應(yīng)能自發(fā)進行，必須滿足HTS<0才可，即熵變效應(yīng)大于焓變效應(yīng)。5判斷下列反應(yīng)的熵值的變化，在每小題后面的橫線上填上“增加”“減小”或“無明顯變化”。(1)2H2(g)O2(g)2H2O(l)_。(2)H2(g)Cl2(g)2HCl(g)_。(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)_。(4)Cu(s)Cl2(g)CuCl2(s)_。解析：判斷熵值變化的依據(jù)是同溫同壓下，氣態(tài)熵值>液態(tài)熵值>固態(tài)熵值，狀態(tài)都是氣態(tài)時，看物質(zhì)的量的多少，物質(zhì)的量越多，熵值越大。答案：(1)減小(2)無明顯變化(3)增加(4)減小