蘇教版高二化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)的方向和限度》導(dǎo)學(xué)案

導(dǎo)學(xué)案：第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度第1課時(shí)課前預(yù)習(xí)問(wèn)題導(dǎo)入我們知道“水往低處流”，鹽酸和NaOH(aq)混合后就能自發(fā)反應(yīng)，而煤氣的燃燒卻需要點(diǎn)燃才能發(fā)生，并且一經(jīng)點(diǎn)燃后就能持續(xù)燃燒，這是什么道理呢？答案：自然界中的許多自發(fā)過(guò)程，無(wú)論是物理過(guò)程還是化學(xué)過(guò)程，都有由能量較高狀態(tài)向能量較低狀態(tài)轉(zhuǎn)化的傾向?；A(chǔ)知識(shí)1.在一定條件下，無(wú)需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱(chēng)為_(kāi)_____________。自發(fā)反應(yīng)的焓變多數(shù)_________________零，是____________反應(yīng)。有些吸熱反應(yīng)在_________下不能自發(fā)進(jìn)行，但在____________下能自發(fā)進(jìn)行，如CaCO3分解，說(shuō)明_________不是決定反應(yīng)是否_________的唯一因素。答案:自發(fā)反應(yīng)小于放熱常溫高溫焓變自發(fā)進(jìn)行2.固體溶解過(guò)程的一個(gè)共同特點(diǎn)是固體中_________排列的離子（如氯化鈉晶體中的Na+和Cl-）或分子（如蔗糖固體中的蔗糖分子）進(jìn)入到溶液體系中，整個(gè)體系由_________變?yōu)開(kāi)________，即體系的_____________程度_________，或者說(shuō)體系的____________增大。對(duì)于一個(gè)由大量粒子組成的體系，人們定義一個(gè)物理量——熵來(lái)描述體系的_________，符號(hào)為_(kāi)____________。熵值越大，體系_________越大。在同一條件下不同的物質(zhì)有不同的_______________值，而同一物質(zhì)的熵值與_________有關(guān)。例如，對(duì)同一物質(zhì)來(lái)說(shuō)，S（g）＞S（1）＞S(s)。答案:規(guī)則規(guī)則無(wú)序混亂增大熵混亂度S混亂度熵其狀態(tài)和______________都有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向，因此，要正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行，必須綜合考慮反應(yīng)的___________和_________，在恒溫、恒壓時(shí)：如果________________，則反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。________________，則反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。________________，反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與反應(yīng)溫度有關(guān)。答案:體系能量降低混亂度增大焓度熵度ΔH＜0、ΔS＞0ΔH＞0、ΔS＜0ΔH＜0、ΔS＜0或ΔH＞0、ΔS＞0課堂互動(dòng)三點(diǎn)剖析重點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)方向與ΔH（1）自發(fā)反應(yīng)也是一個(gè)自發(fā)過(guò)程。自發(fā)過(guò)程總是能夠?qū)ν饨缱龉?，消耗自身能量，而自身能量降低。因而化學(xué)反應(yīng)也自發(fā)地向能量低的方向進(jìn)行。（2）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)中的ΔH＜0時(shí)，反應(yīng)的能量減少，因而ΔH的變化也體現(xiàn)了體系能量的變化，所以ΔH可作為自發(fā)反應(yīng)是否發(fā)生的一個(gè)判斷依據(jù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為“能量判據(jù)”。（3）ΔH＜0的反應(yīng)，多數(shù)是能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。ΔH＞0的反應(yīng)多為非自發(fā)反應(yīng)。特殊情況下要通過(guò)“ΔH-TΔS＜0”來(lái)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行?！纠?】下列過(guò)程是非自發(fā)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：自然界中水由高處向低處流；天然氣的燃燒；鐵在潮濕空氣中的生銹；室溫下冰的融化，都是自發(fā)過(guò)程，其逆向都是非自發(fā)的。答案：D重點(diǎn)2化學(xué)反應(yīng)方向與ΔS化學(xué)反應(yīng)總是容易向ΔS增大的方向進(jìn)行。但是，熵增加的反應(yīng)不一定是自發(fā)反應(yīng)。因此，ΔS不能作為反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的唯一判據(jù)。有一類(lèi)自發(fā)過(guò)程，例如放在同一密閉容器中的氣體或液體物質(zhì)（也包括能夠揮發(fā)的固態(tài)物質(zhì)）的蒸氣，不需要外界的任何作用，氣態(tài)物質(zhì)會(huì)通過(guò)分子的擴(kuò)散自發(fā)地形成均勻的混合物。這種現(xiàn)象可以推廣到相互接觸的固體物質(zhì)體系，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期放置后，人們能夠找到通過(guò)擴(kuò)散而進(jìn)入另一種固體中的原子或分子（這種現(xiàn)象可以作為純物質(zhì)難以保存的最本質(zhì)的解釋?zhuān)Ｓ秩绨严跛徜@溶于水雖然要吸熱，它卻能夠自發(fā)地向水中擴(kuò)散。為了解釋這樣一類(lèi)與能量狀態(tài)的高低無(wú)關(guān)的過(guò)程的自發(fā)性，人們提出在自然界還存在著另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素，即在密閉條件下，體系由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向。因?yàn)榕c有序體系相比，無(wú)序體系“更加穩(wěn)定”，可以采取更多的存在方式。以撲克牌為例，經(jīng)過(guò)多次的洗牌之后，嚴(yán)格按照花色和序號(hào)排列的機(jī)會(huì)與花色序號(hào)毫無(wú)規(guī)律地混亂排列的機(jī)會(huì)相比，大概要相差幾十個(gè)數(shù)量級(jí)。科學(xué)家把這種因素稱(chēng)作熵。在與外界隔離的體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，這個(gè)原理也叫做熵增原理?！纠?】碳酸銨〔（NH4）2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法正確的是（）A.碳酸銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大B.碳酸銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C.碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解解析：碳酸銨自發(fā)分解，是因?yàn)轶w系由于氨氣的生成而使熵增大。答案：A難點(diǎn)焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)在溫度、壓力一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH-TΔS＜0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。即：【例3】已知298K下反應(yīng)HCl(g)+NH3(g)====NH4Cl(s)ΔH=kJ·mol-1，ΔS=-2843·J·mol-1·K-1。試判斷該反應(yīng)的自發(fā)性。解析：由化學(xué)反應(yīng)的判據(jù)計(jì)算如下：ΔH-TΔS=kJ·mol-1-298K××10-3kJ·mol-1·K-1)=kJ·mol-1＜0。答案：該反應(yīng)在298K下為自發(fā)反應(yīng)。各個(gè)擊破類(lèi)題演練1能用能量判據(jù)判斷下列過(guò)程的方向的是（）A.水總是自發(fā)地由高處往低處流B.放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行C.有序排列的火柴散落時(shí)成為無(wú)序排列D.多次洗牌以后，撲克牌的毫無(wú)規(guī)律的混亂排列的幾率大解析：A項(xiàng)水總是自發(fā)地由高處往低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。B項(xiàng)吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，例如，在25℃和×105Pa時(shí)，2N2O5（g）====4NO2（g）+O2（g）ΔH=kJ·mol-1（NH）4CO3（s）====NH4HCO3（s）+NH3（g）ΔH=kJ·mol-1。不難看出，上述兩個(gè)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，又都是熵增的反應(yīng)，顯然只根據(jù)焓變來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是不全面的。C項(xiàng)有序排列的火柴散落時(shí)成為無(wú)序排列，有趨向于最大混亂度的傾向，屬于熵判據(jù)。D項(xiàng)撲克牌的無(wú)序排列也屬于熵判據(jù)。答案：A變式訓(xùn)練1下列說(shuō)法正確的是（）A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，凡是吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)解析：放熱反應(yīng)常常是容易進(jìn)行的過(guò)程，吸熱反應(yīng)有些也是自發(fā)反應(yīng)；自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，可能減小，也可能不變。過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，是否能實(shí)現(xiàn)還要看具體的條件。答案：C類(lèi)題演練2下列關(guān)于判斷過(guò)程的方向的說(shuō)法正確的是（）A.所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B.高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過(guò)程D.同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同解析：并非所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱的，如NH4NO3溶于水，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石反應(yīng)不是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)。同一物質(zhì)的熵值ΔS（s）＜ΔS（l）＜ΔS（g）。答案：C變式訓(xùn)練2試判斷下列體系的熵變是大于0，還是小于0。（1）水蒸氣冷凝成水；（2）CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)；(3)乙烯聚合成聚乙烯；（4）N2O4（g）====2NO2(g)。解析：氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)或過(guò)程，體系的熵增加，即ΔS＞0；若氣體物質(zhì)的量減少，體系的熵就減小，ΔS＜0。因此（1）（3）均為熵減小的變化；（2）（4）為熵增加的化學(xué)變化。答案：（1）ΔS＜0（2）ΔS＞0（3）ΔS＜0（4）ΔS＞0類(lèi)題演練3已知100kPa、K時(shí)氫氟酸的電離過(guò)程HF（aq）H+(aq)+F-(aq)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1。試判斷該過(guò)程的自發(fā)性。解析：ΔH-TΔS=kJ·K×（×10-3kJ·mol-1·K-1）=kJ·mol-1＞0。答案：該過(guò)程為非自發(fā)過(guò)程。變式訓(xùn)練3已知在100kPa、K時(shí)石灰石分解反應(yīng)：CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)ΔH=kJ·mol-1.ΔS=J·mol-1·K-1,試判斷反應(yīng)的自發(fā)性及自發(fā)進(jìn)行的最低溫度。解析：ΔH-TΔS=kJ·K××10-3kJ·mol-1·K-1=kJ·mol-1＞0。T＞=kJ·mol-1/×10-3kJ·mol-1·K-1=1112K。答案：在100kPa、K時(shí)石灰石的分解反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)。自發(fā)進(jìn)行分解的最低溫度為1112K。課后集訓(xùn)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的說(shuō)法，正確的是（）A.自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B.自發(fā)反應(yīng)都是熵增大的反應(yīng)C.自發(fā)反應(yīng)一定能實(shí)現(xiàn)D.非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下能實(shí)現(xiàn)解析：選項(xiàng)A錯(cuò)，如NH4NO3溶于水是自發(fā)反應(yīng)卻是吸熱反應(yīng)；選項(xiàng)B錯(cuò)，當(dāng)ΔH＜0，ΔS＜0時(shí)有適當(dāng)?shù)臏囟纫矔?huì)發(fā)生自發(fā)反應(yīng)；選項(xiàng)C錯(cuò)，有些自發(fā)反應(yīng)需要一定的溫度。答案：D2.以下自發(fā)反應(yīng)可用ΔH判據(jù)來(lái)解釋的是（）A.硝酸銨自發(fā)地溶于水(g)====4NO2(g)+O2(g)ΔH=+kJ·mol-1C.(NH4)2CO3(s)====NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH=+kJ·mol-1(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=kJ·mol-1解析：H2燃燒為放熱反應(yīng)，同時(shí)ΔH＜0。答案：D3.下列反應(yīng)中，一定不能自發(fā)進(jìn)行的是（）(s)====2KCl(s)+3O2(g)ΔH=kJ·mol-1ΔS=1110J·mol-1·K-1(g)====C(s,石墨)+O2(g)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)====4Fe(OH)3(s)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1(s)+CH3COOH(aq)====CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1解析：計(jì)算其ΔH-TΔS，若小于0，自發(fā)進(jìn)行；大于0，非自發(fā)進(jìn)行。答案：B4.下列說(shuō)法中正確的是（）A.某反應(yīng)低溫條件下能自發(fā)進(jìn)行，那么高溫條件下也一定能自發(fā)進(jìn)行B.某反應(yīng)高溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，那么低溫條件下也不能自發(fā)進(jìn)行C.反應(yīng)方向是由焓變和熵變共同決定的，與反應(yīng)溫度無(wú)關(guān)D.溫度有可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性的作用解析：反應(yīng)能否進(jìn)行取決于ΔH-TΔS，當(dāng)ΔH-TΔS＜0時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，因而選項(xiàng)A、B不正確；能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，因而選項(xiàng)C不正確，選項(xiàng)D正確。答案：D5.下列反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行的是（）A.放熱反應(yīng)B.熵增加的反應(yīng)C.熵增加的吸熱反應(yīng)D.熵增加的放熱反應(yīng)解析：反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則ΔH-TΔS＜0，只有熵增加的放熱反應(yīng)ΔH-TΔS＜0，故選D。答案：D6.25℃時(shí)，KNO3在水中的飽和溶液物質(zhì)的量濃度是6mol·L-1，若將1mol固體KNO3置于1L水中，則KNO3變成鹽溶液過(guò)程的ΔH-TΔS的取值為（）A.小于0B.等于0C解析：因?yàn)镵NO3溶于水，混亂度增加，其取值為負(fù)值，即選A。答案：A7.對(duì)于平衡體系CO（g）+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH＞0,當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大某一反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則下列說(shuō)法一定正確的是（）A.生成物濃度一定增大B.反應(yīng)物濃度一定減小C.任一生成物的體積分?jǐn)?shù)一定增大D.反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率一定增大解析：增大某一反應(yīng)物濃度，化學(xué)平衡向正方向移動(dòng)，因而生成物濃度增大；投入的一種反應(yīng)物濃度增大，另一種減少；轉(zhuǎn)化率投入的一種減小，另一種增大；生成物體積分?jǐn)?shù)不一定增大。答案：A綜合運(yùn)用8.可逆反應(yīng)：3A（g）3B（？）+C（？）（正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)），隨著溫度的升高，氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量有減小趨勢(shì)，則下列判斷正確的是（）和C可能都是固體和C一定都是氣體C.若C為固體，則B一定是氣體和C可能都是氣體解析：升高溫度，平衡向正方向移動(dòng)，相對(duì)分子質(zhì)量減小，根據(jù)=知：如果B、C均為氣體可以滿(mǎn)足，如果C為固體，B為氣體，則氣體的物質(zhì)的量不變，而質(zhì)量越小，也正確，故選項(xiàng)C、D正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如B、C均為固體，氣體相對(duì)分子質(zhì)量不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。答案：CD9.在一密閉燒瓶中，在25℃時(shí)存在著平衡：2NO2N2O4ΔH＜0。把燒瓶置于100℃的水中，則下列幾項(xiàng)性質(zhì)不會(huì)改變的是（）①顏色②平均相對(duì)分子質(zhì)量③質(zhì)量④壓強(qiáng)⑤密度A.①和③B.②和④C.④和⑤D.③和⑤解析：升高溫度2NO2N2O4ΔH＜0，會(huì)向左移動(dòng)，因而顏色加深，平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，質(zhì)量不變，壓強(qiáng)增大，密度不變，故選D。答案：D10.下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是（）A.溴水中有下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,當(dāng)加入AgNO3溶液后溶液顏色變淺B.對(duì)2HI（g）H2(g)+I2(g)，增大壓強(qiáng)可使平衡體系顏色變深C.反應(yīng)CO+NO2CO2+NOΔH＜0,升高溫度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.合成NH3反應(yīng)，為提高NH3的產(chǎn)率，理論上應(yīng)采取低溫度的措施解析：改變影響平衡的一個(gè)條件，化學(xué)平衡向削弱改變的方向移動(dòng)，B選項(xiàng)中增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，體系因濃度增大而顏色變深，故選B。答案：B11.在100kPa、K時(shí)有以下反應(yīng)，試通過(guò)計(jì)算確定反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。（1）2KClO3(s)====2KCl(s)+3O2(g)ΔH=kJ·mol-1ΔS=1110J·mol-1·K-1(2)CO(g)====C(s，石墨）+O2(g)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1(3)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)====4Fe(OH)3(s)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1(4)NH4HCO3(s)+CH3COOH（aq）====CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1(5)KCl(s)====K+(aq)+Cl-(aq)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1(6)2NO(g)+2CO(g)====N2(g)+2CO2(g)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1解析：（1）ΔH-TΔS=kJ·K×1110×10-3kJ·mol-1·K-1=kJ·mol-1＜0。（2）ΔH-TΔS=kJ·K××10-3kJ·mol-1·K-1)=kJ·mol-1＞0(3)ΔH-TΔS=kJ·K××10-3kJ·mol-1·K-1)=kJ·mol-1＜0(4)ΔH-TΔS=kJ·K××10-3kJ·mol-1·K-1=kJ·mol-1＜0(5)ΔH-TΔS=kJ·K××10-3kJ·mol-1·K-1=kJ·mol-1＜0(6)ΔH-TΔS=kJ·K××10-3kJ·mol-1·K-1)=kJ·mol-1＜0。答案：（1）（3）（4）（5）為自發(fā)反應(yīng)；（2）為非自發(fā)反應(yīng)。12.已知100kPa、K時(shí)有以下反應(yīng)：NH4Cl(s)====NH3(g)+HCl(g)ΔH=kJ·mol-1ΔS=J·mol-1·K-1試計(jì)算NH4Cl分解自發(fā)進(jìn)行的最低溫度。解析：ΔH-TΔS=kJ·K××10-3kJ·mol-1·K-1=kJ·mol-1＞0,此條件下該反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)。T＞ΔH/ΔS=kJ·mol-1/×10-3kJ·mol-1·K-1=K。答案：K、B兩容器由極易導(dǎo)熱的材料做成。A的容積不變；B容器活塞可上下移動(dòng)，保持內(nèi)外壓強(qiáng)相等。在相同條件下，將等量的NO2壓入容積相同的A、B兩容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2NO2N2O4ΔH＜0,用“=”“＞”“＜”或“＜”填空：