2017-2018學年高中化學 專題2 化學反應(yīng)速率與化學平衡 第二單元 第一課時 化學反應(yīng)的方向?qū)W案 蘇教版選修4.doc

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第一課時化學反應(yīng)的方向課標要求1了解自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)的含義 。2了解熵的基本含義及能量判據(jù)和熵判據(jù)的基本內(nèi)容。3能依據(jù)化學反應(yīng)的焓變與熵變判斷反應(yīng)進行的方向。1在一定溫度和壓強下，無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng)稱之為自發(fā)反應(yīng)。2同種同量物質(zhì)的熵值：S(g)S(l)S(s)。有氣體生成的反應(yīng)，固體溶于水的過程是熵增加的過程。3大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行；大多數(shù)熵增的反應(yīng)都能自發(fā)進行。4焓減(H0)反應(yīng)在所有溫度下都能自發(fā)進行。焓增(H0)、熵減(S0)反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進行；焓減、熵減反應(yīng)在低溫下自發(fā)進行；焓增、熵增反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進行。自然界變化的方向性與化學反應(yīng)的方向性1自然界變化的方向性(1)自然界的變化具有方向性。(2)實例室溫下，冰會融化成水，而水不能結(jié)成冰；水總是從高處流向低處，而不會自動從低處流向高處。2化學反應(yīng)的方向性(1)化學反應(yīng)具有方向性，許多化學反應(yīng)的正反應(yīng)能自動進行，而其逆反應(yīng)無法自動進行。(2)寫出下列反應(yīng)的化學方程式，并判斷是否能自動進行：化學反應(yīng)化學方程式是否自動鋅與硫酸銅溶液ZnCuSO4=ZnSO4Cu是氯氣與溴化鉀溶液Cl22KBr=2KClBr2是乙烯與溴單質(zhì)的四氯化碳溶液CH2CH2Br2CH2BrCH2Br是(3)自發(fā)反應(yīng)：在一定溫度和壓強下，無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng)。特別提醒(1)自發(fā)反應(yīng)可被利用來完成有用功。例如：甲烷燃燒可在內(nèi)燃機中被利用來做功；鋅與CuSO4溶液反應(yīng)可設(shè)計成原電池。(2)非自發(fā)反應(yīng)要想發(fā)生，則必須對它做功。例如：通電將水分解成H2和O2；植物在光照下，能將CO2和H2O轉(zhuǎn)化成C6H12O6和O2。1下列過程非自發(fā)進行的是()A水由高處向低處流B天然氣的燃燒C鐵在潮濕空氣中生銹 D室溫下水結(jié)成冰解析：選D水由高處向低處流，天然氣的燃燒，鐵在潮濕的空氣中生銹均屬自發(fā)過程；室溫下，水結(jié)冰屬非自發(fā)過程。2下列說法中正確的是()A能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生反應(yīng)B非自發(fā)進行的反應(yīng)一定不可能發(fā)生反應(yīng)C能自發(fā)進行的反應(yīng)實際可能沒有發(fā)生反應(yīng)D常溫下，2H2O2H2O2，即常溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)解析：選C能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定迅速反應(yīng)，如鐵的生銹，A錯誤；非自發(fā)不含有“不可能”之意，如水的分解在常溫常壓下是非自發(fā)的，但在通直流電條件下，電解生成氫氣和氧氣，只不過消耗了其他功，B錯誤；水在常溫常壓下電解才發(fā)生分解，即環(huán)境對它做功才能使它發(fā)生，所以是非自發(fā)反應(yīng)，D錯誤?；瘜W反應(yīng)方向的判斷 1焓變與反應(yīng)方向焓判據(jù)放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向焓變與反應(yīng)自發(fā)性的關(guān)系若該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即H0，一般能自發(fā)進行；若該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即H0，一般不能自發(fā)進行局限性有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行，所以焓變是與反應(yīng)進行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素特別提醒有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行，如2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H0，能自發(fā)進行。2熵變與反應(yīng)方向(1)熵：科學家用來量度體系混亂程度的物理量，用S表示。(2)熵變：SS(生成物)S(反應(yīng)物)(3)熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，即熵變大于零。(4)熵判據(jù)：體系有自發(fā)地向熵增的方向轉(zhuǎn)變的傾向，熵變是影響反應(yīng)自發(fā)進行的一個因素，但不是唯一因素。(5)熵變對化學反應(yīng)方向的影響。熵增加的反應(yīng)在一定條件下都可自發(fā)進行。如2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)在常溫下能自發(fā)進行。有些熵減小的反應(yīng)也能自發(fā)進行。如NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)。3焓變、熵變與反應(yīng)方向(1)含義：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。(2)反應(yīng)方向的判斷反應(yīng)自發(fā)性的判斷必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變。在恒溫、恒壓時，H0，則反應(yīng)一定能自發(fā)進行；H0，S0，則反應(yīng)一定不能自發(fā)進行；H0，S0，S0，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)。以上規(guī)律稱為復合判據(jù)。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)體系有序性越高，熵值就越大()(2)自發(fā)過程將導致體系的熵增大()(3)吸熱反應(yīng)不可以自發(fā)進行()(4)同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大()(5)過程自發(fā)性不僅能用于判斷過程的方向，還能確定過程發(fā)生的速率()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2某反應(yīng)2AB(g)C(g)3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的正反應(yīng)的H、S應(yīng)為()AH0，S0BH0，S0CH0，S0 DH0，S0解析：選C根據(jù)HTS0才能自發(fā)進行，2AB(g)C(g)3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，故H0，S0，故C正確。方法技巧化學反應(yīng)進行方向的判斷方法HTS0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。溫度與反應(yīng)方向關(guān)系：三級訓練節(jié)節(jié)過關(guān)1下列關(guān)于自發(fā)反應(yīng)的敘述正確的是()A自發(fā)反應(yīng)是無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng)B在自然界中沒有任何條件的自發(fā)反應(yīng)是不存在的C在通常狀況下冰能自行融化，所以它是自發(fā)反應(yīng)D所有能發(fā)生的化學反應(yīng)都是自發(fā)反應(yīng)解析：選B自發(fā)反應(yīng)是在一定條件下無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng)，如物質(zhì)的燃燒是自發(fā)反應(yīng)，但需要點燃的條件等，所以A項和D項錯誤、B項正確。自發(fā)反應(yīng)研究的是化學反應(yīng)，而自發(fā)過程也包括物理過程，冰融化屬自發(fā)過程，C錯誤。2現(xiàn)有下列反應(yīng)：已知298 K下反應(yīng)2Al2O3(s)3C(s)=4Al(s)3CO2(g)H2 171 kJmol1，S635.5 Jmol1K1，則下列說法正確的是()A由題給H值可知，該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)BS0表明該反應(yīng)是一個熵增加的反應(yīng)C該反應(yīng)低溫時能自發(fā)進行D該反應(yīng)一定不能自發(fā)進行解析：選B反應(yīng)的H0，為吸熱反應(yīng)，S0為熵增的反應(yīng)，反應(yīng)在高溫時可能自發(fā)進行。3對于化學反應(yīng)方向的確定，下列說法不正確的是()A在溫度、壓強一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個化學反應(yīng)的方向B溫度、壓強一定時，放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進行C反應(yīng)焓變是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素D固體的溶解過程與熵變有關(guān)解析：選C焓變和熵變是一定條件下化學反應(yīng)能否自發(fā)進行的復合判據(jù)，A正確，C不正確；放熱反應(yīng)的焓變小于零，熵增加反應(yīng)熵變大于零，都對HTS0，所以該反應(yīng)不能自發(fā)進行。(2)因為該反應(yīng)H0、S0，所以根據(jù)HTS可知在溫度較高的時候，可能小于0。(3)根據(jù)HTSH/S1 111.6 K。答案：(1)不能(2)能(3)1 111.6 K一、單項選擇題1下列關(guān)于焓變與反應(yīng)方向的敘述中正確的是()A化學反應(yīng)的焓變與其反應(yīng)的方向無關(guān)B化學反應(yīng)的焓變直接決定了反應(yīng)的方向C反應(yīng)焓變?yōu)檎禃r不利于反應(yīng)自發(fā)進行D焓變?yōu)樨撝档姆磻?yīng)都能自發(fā)進行解析：選C可逆反應(yīng)的兩個反應(yīng)其焓變的數(shù)值相等，但是符號(變化趨勢)相反，A項錯誤；焓變對反應(yīng)方向有直接影響，但不能決定反應(yīng)的方向，B項錯誤；焓變?yōu)樨撝档姆磻?yīng)多數(shù)能自發(fā)進行，但有的也不是自發(fā)反應(yīng)，D項錯誤；焓變?yōu)檎?，體系能量升高，不利于反應(yīng)自發(fā)進行，C項正確。2以下說法正確的是()A所有自發(fā)進行的化學反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)B熵增加的反應(yīng)都是自發(fā)反應(yīng)C由熵判據(jù)可以直接決定反應(yīng)方向D熵變是決定反應(yīng)是否可以自發(fā)進行的其中一個因素解析：選D熵增加有利于反應(yīng)自發(fā)進行，有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進行，A、B錯誤；反應(yīng)熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進行的一個因素，但不是唯一因素，C錯誤，D正確。3下列說法正確的是()A在常溫下，放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進行BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1，能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向C因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變和熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)D在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應(yīng)進行的方向解析：選B有些能使熵值增大的吸熱反應(yīng)可以自發(fā)進行，A項錯誤；應(yīng)利用復合判據(jù)進行判斷，C項錯誤；使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，增大反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)的方向，D項錯誤。4已知反應(yīng)2CO(g)=2C(s)O2(g)的H為正值，S為負值。設(shè)H和S不隨溫度而變，下列說法正確的是()A低溫下能自發(fā)進行B高溫下能自發(fā)進行C低溫下不能自發(fā)進行，高溫下能自發(fā)進行D任何溫度下都不能自發(fā)進行解析：選D因H0，S0時，所以2CO(g)=2C(s)O2(g)在任何溫度下都不能自發(fā)進行。5汽車尾氣(含烴類、CO、NO與SO2等)是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車排氣管上裝催化轉(zhuǎn)化器，它使NO與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應(yīng)原理是2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)。由此可知，下列說法中正確的是()A該反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)B該反應(yīng)不能自發(fā)進行，因此需要合適的催化劑C該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進行，高溫和催化劑條件只是加快反應(yīng)的速率D該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進行，因為正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)解析：選C只使用催化劑便可使尾氣發(fā)生轉(zhuǎn)化，故此反應(yīng)能自發(fā)進行；因反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故熵減小；因熵減小不利于反應(yīng)自發(fā)，故自發(fā)進行的原因是反應(yīng)放熱。二、不定項選擇題6某化學反應(yīng)其H122 kJmol1，S231 J(molK)1，則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進行()A在任何溫度下都能自發(fā)進行B在任何溫度下都不能自發(fā)進行C僅在高溫下自發(fā)進行D僅在低溫下自發(fā)進行解析：選C當HTS0時，反應(yīng)可以自發(fā)進行，由于該反應(yīng)的H、S均為正值，則只有在高溫時HTS才有可能為負值，反應(yīng)才可能自發(fā)進行。7已知“凡氣體分子總數(shù)增多的反應(yīng)一定是熵增大的反應(yīng)”。一定條件下，下列反應(yīng)不可能自發(fā)進行的是()A2O3(g)=3O2(g)H0CN2(g)3H2(g)=2NH3(g)H0解析：選B A項，反應(yīng)是一個H0的反應(yīng)，一定能自發(fā)進行；B項，反應(yīng)是一個H0，S0的反應(yīng)，一定不能自發(fā)進行；C項，反應(yīng)是一個H0，S0，S0的反應(yīng)，高溫下可以自發(fā)進行。8下列說法正確的是()A同溫同壓下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃的條件下H不同B常溫下，反應(yīng)C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的H0C某反應(yīng)低溫條件下能夠自發(fā)進行，則高溫條件下一定能夠自發(fā)DKNO3溶于水的過程熵值增大解析：選BD同溫同壓下，反應(yīng)的條件不會影響H，A項錯誤；反應(yīng)自發(fā)進行的判據(jù)為HTS0，則HTS0，B項正確；由HTS0可知，當H0，S0時，溫度越高，反應(yīng)自發(fā)進行的可能性越小，C項錯誤；溶解過程是一個熵增的過程，D項正確。三、非選擇題9指出下列反應(yīng)或過程的S的正、負號，并判斷常溫時，反應(yīng)能否自發(fā)進行。(1)2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)S_0，_自發(fā)進行(2)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)S_0，_自發(fā)進行(3)10 的水結(jié)冰S_0，_自發(fā)進行解析：(1)反應(yīng)為S0的反應(yīng)，能自發(fā)進行；(2)反應(yīng)的S0，但常溫下不能自發(fā)進行，高溫時能自發(fā)進行；(3)過程S0，但能自發(fā)進行。答案：(1)能(2)不能(3)能10有A、B、C、D四個反應(yīng)：反應(yīng)ABCDH/(kJmol1)10.51.8012611.7S/(Jmol1K1)30.0113.084.0105.0則在任何溫度下都能自發(fā)進行的反應(yīng)是_；任何溫度下都不能自發(fā)進行的反應(yīng)是_；另兩個反應(yīng)中，在溫度高于_時可自發(fā)進行的反應(yīng)是_；在溫度低于_時可自發(fā)進行的反應(yīng)是_。解析：放熱的熵增反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進行，吸熱的熵減反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進行；放熱的熵減反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行，吸熱的熵增反應(yīng)在高溫下可以自發(fā)進行，具體溫度可以根據(jù)HTS0計算出來。C在任何溫度下均自發(fā)進行，B在任何溫度下均不能自發(fā)進行。對于A反應(yīng)HTS10.5 kJmol1T30.0103 kJmol1K10，故T350 K，即t77 ；對于D反應(yīng)HTS11.7 kJmol1T(105.0)103 kJmol1K10，故T111.4 K，即t161.6 。答案：CB77A161.6D一、單項選擇題125 、1.01105 Pa時，反應(yīng)：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1自發(fā)進行的原因是該反應(yīng)()A是吸熱反應(yīng)B是放熱反應(yīng)C是熵減反應(yīng) D熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)解析：選D該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，從焓判據(jù)角度分析，不能自發(fā)進行。但該反應(yīng)是一個熵增的反應(yīng)，該反應(yīng)可自發(fā)進行，所以應(yīng)是熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)。2下列反應(yīng)過程中，H0且S0的是()ACaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)BNH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)C4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)DH2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)解析：選AA項是體系混亂程度增大的吸熱反應(yīng)，正確；B、C、D項是體系混亂程度減小的放熱反應(yīng)，均錯誤。3分析下列反應(yīng)，在任何溫度下均能自發(fā)進行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1BAg(s)Cl2(g)AgCl(s)H127 kJmol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJmol1DH2O2(l)O2(g)H2O(l)H98 kJmol1解析：選DA項，H0，S0，任何溫度下都不能自發(fā)進行，錯誤；B項，H0，S0，高溫下不能自發(fā)進行，錯誤；C項，H0，S0，低溫下不能自發(fā)進行，錯誤；D項，H0，S0，任何溫度下都能自發(fā)進行，正確。4對于溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系，下列判斷正確的是()AH0，S0，所有溫度下反應(yīng)都自發(fā)進行BH0，S0，所有溫度下反應(yīng)都自發(fā)進行CH0，S0，高溫下反應(yīng)自發(fā)進行DH0，S0，所有溫度下反應(yīng)都自發(fā)進行解析：選A根據(jù)HTS的符號判斷反應(yīng)是否自發(fā)。A項，根據(jù)反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)，可知熵增焓減反應(yīng)一定自發(fā)進行，正確；B項，焓增熵增，低溫下不可自發(fā)進行，錯誤；C項，焓減熵減的反應(yīng)在高溫下不可自發(fā)進行，錯誤；D項，焓增熵減在任何溫度下都不自發(fā)進行，錯誤。5灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅固，可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制造的器皿放在0 、100 kPa的室內(nèi)存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用(已知在0 、100 kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫反應(yīng)的焓變和熵變分別為H2 180.9 Jmol1；S6.61 Jmol1K1，當HTS0時能自發(fā)反應(yīng))()A會變B不會變C不能確定 D升高溫度才會變解析：選A在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向著HTS0的方向進行，直至達到平衡態(tài)。該條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫反應(yīng)的HTS2 180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol10，故A項正確。8下列有關(guān)說法不正確的是()A反應(yīng)NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應(yīng)的H0BCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的H0C一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的H0，S0，故不能自發(fā)進行，正確。三、非選擇題9向錐形瓶中加入約20 g NH4Cl晶體，在一小木塊上灑少量水，將錐形瓶放在木塊上，再向其中加入約40 g Ba(OH)28H2O，如圖所示。用玻璃棒將固體充分混合均勻，靜置?；卮鹣铝懈鲉栴}：(1)拿起木塊時發(fā)現(xiàn)_，證明該反應(yīng)的H_(填“”或“”或“”)0。(3)下列變化過程與該實驗中的焓變和熵變相同的是_。ANH4NO3溶于水BCaCO3的分解反應(yīng)CNaOH溶于水 D甲烷的燃燒解析：(3)該實驗中反應(yīng)方程式的特點為H0，S0，因此A、B符合，C、D項中反應(yīng)的H0。答案：(1)錐形瓶“粘”在木塊上(2)2NH4ClBa(OH)28H2O=BaCl22NH310H2O氣體(3)AB10某化學興趣小組專門研究了氧族元素及其某些化合物的部分性質(zhì)。所查資料信息如下：酸性：H2SO4H2SeO4H2TeO4氧、硫、硒與氫氣化合越來越難，碲與氫氣不能直接化合由元素的單質(zhì)生成等物質(zhì)的量的氫化物的焓變情況如圖請回答下列問題：(1)H2與硫化合的反應(yīng)_熱量(填“放出”或“吸收”)。(2)已知H2Te分解反應(yīng)的S0，請解釋為什么Te和H2不能直接化合：_。(3)上述資料信息中能夠說明硫元素非金屬性強于硒元素的是_(填序號)。解析：(1)由圖示可知H2與硫化合的反應(yīng)H0，故為放熱反應(yīng)。(2)由圖示可知H2與Te化合的反應(yīng)H0，H2Te分解時S0，則化合生成H2Te的S0，即HTS0，故反應(yīng)不能自發(fā)進行。答案：(1)放出(2)因為化合時H0，S0，HTS0，故反應(yīng)不能自發(fā)進行(3)