2024-2025學年高二化學選擇性必修1（配蘇教版）教學課件 專題2 第2單元 第1課時 化學反應的方向

專題2第二單元第1課時化學反應的方向基礎落實·必備知識全過關重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

素養(yǎng)目標1.認識自然界中發(fā)生的一些自發(fā)過程,加強從物質的微觀層面理解反應過程中能量和混亂度變化的能力,了解焓變與熵變的含義。2.理解焓變、熵變與反應方向的關系;能綜合運用焓變與熵變判斷反應進行的方向,促進證據(jù)推理與模型認知化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。基礎落實·必備知識全過關一、反應焓變與反應方向

非自發(fā)反應在一定條件下也能夠進行1.自發(fā)過程

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

狀態(tài)轉變?yōu)?/p>

狀態(tài)(體系對外部做功或者

熱量)。

(2)在密閉條件下,體系有從

自發(fā)轉變?yōu)?/p>

的傾向。

2.化學反應的自發(fā)性與反應焓變的關系(1)放熱反應:絕大多數(shù)都能

,且反應放出的熱量

,體系能量

得越多,反應越完全。

(2)吸熱反應:有些也能自發(fā)進行。(3)結論:反應的焓變是影響化學反應能否自發(fā)進行的因素之一。能量較高能量較低釋放有序無序自發(fā)進行越多降低二、反應熵變與反應方向1.熵(1)定義:衡量

的物理量,其符號為

,單位為J·mol-1·K-1。(2)特點:混亂度越大,體系越無序,體系的熵值就

。

(3)影響因素:①同一物質:S(高溫)

S(低溫);S(g)

S(l)

S(s)。

②相同條件下的不同物質:分子結構越復雜,熵值

。

③S(混合物)

S(純凈物)。

一個體系混亂度S

越大>>>越大>2.熵變(1)定義:反應前后體系

的變化。

(2)計算式:ΔS=

。

(3)ΔS正負判斷依據(jù)。①物質由固態(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,ΔS

0,是熵

的過程。

②氣體體積增大的反應,熵變通常都是ΔS

0,是熵

的過程。

③氣體體積減小的反應,熵變通常都是ΔS

0,是熵

的過程。

熵值S(生成物)-S(反應物)>增大>增大<減小3.熵變與反應方向(1)熵

有利于反應的自發(fā)進行。

(2)某些熵

的反應在一定條件下也能自發(fā)進行。

結論:反應的熵變是影響化學反應能否自發(fā)進行的因素之一。增大減小教材閱讀想一想閱讀教材“化學反應的方向”中的【學以致用】思考:熵增加的反應在常溫、常壓下一定能自發(fā)進行嗎?而熵減小的反應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,但該反應需要高溫才能自發(fā)進行。氯化氫與氨的化合反應是熵減小的反應,但該反應可以自發(fā)進行。易錯辨析判一判(1)能夠自發(fā)進行的反應一定容易發(fā)生。(

)(2)一定條件下能自發(fā)進行的反應,一定是放熱、熵增加的反應。(

)(3)對于ΔS>0的反應,若在任何溫度下均能自發(fā)進行,說明ΔH>0。(

)×提示

還與反應速率和反應條件有關。

××提示

說明ΔH<0。

重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究化學反應進行方向的判斷方法情境探究下列現(xiàn)象是我們很熟悉的:①自然界中水總是從高處往低處流;②室溫下冰塊自動融化;③墨水溶入水中,不斷擴散;④食鹽溶解于水;⑤火柴棒散落等。我們非常清楚這些生活中的現(xiàn)象將向什么方向發(fā)展,因為它們有明顯的自發(fā)性——其中是否蘊含了一定的科學原理呢?水總是自發(fā)地從高處流向低處

(1)反應焓變與反應方向的關系如何?提示

能自發(fā)進行的化學反應多數(shù)是放熱反應。有些吸熱反應也能自發(fā)進行。(2)體系總是向降低自身能量的方向進行變化,那么,ΔH<0的反應為何不能全部自發(fā)進行?(3)熵變與反應方向關系如何?(4)自發(fā)反應的現(xiàn)象是否一定明顯?提示

體系的能量變化并不只有焓變一種形式,焓變只是影響反應能否自發(fā)進行的因素之一,并不是唯一因素。提示

①熵增加有利于反應的自發(fā)進行。②某些熵減小的反應在一定條件下也能自發(fā)進行。③反應熵變是影響反應能否自發(fā)進行的因素之一,但不是唯一因素。提示

不一定。因為在溫度、壓強一定的條件下,反應能自發(fā)進行并不能說明反應在該條件下一定能發(fā)生,還涉及化學反應速率的問題。方法突破對反應進行方向判斷的討論

類型ΔHΔS反應的自發(fā)性1<0>0一定能自發(fā)進行2>0<0一定不能自發(fā)進行3<0<0反應能否自發(fā)進行與溫度有關,一般來說,ΔH<0,ΔS<0的反應在較低溫度下能自發(fā)進行;ΔH>0,ΔS>0的反應在較高溫度時能自發(fā)進行應用體驗視角1焓變和熵變的判斷1.下列變化過程中,ΔS<0的是(

)A.氨氣與氯化氫反應產(chǎn)生白煙B.蔗糖溶于水C.濃硝酸見光分解D.鋅粒投入鹽酸中A解析

氨氣與氯化氫合成氯化銨,氣體體積減小,ΔS<0,A項符合題意;蔗糖溶于水,混亂度增大,ΔS>0,B項不符合題意;濃硝酸見光分解為二氧化氮、氧氣和水,ΔS>0,C項不符合題意;鋅粒投入鹽酸中產(chǎn)生氫氣,ΔS>0,D項不符合題意。2.已知NH4NO3溶于水,溶液溫度降低。則該過程中(

)A.ΔH>0,ΔS>0B.ΔH>0,ΔS<0C.ΔH<0,ΔS>0D.ΔH<0,ΔS<0A解析

NH4NO3溶于水,溶液溫度降低,則為吸熱過程,故ΔH>0,又因該過程可自發(fā)進行,則ΔS>0,A項正確。3.下列說法正確的是(

)A.水凝結成冰的過程中ΔH>0、ΔS>0B.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)══2CaSO4(s)+2CO2(g)低溫下可自發(fā)進行,則反應的ΔH<0C.反應NH4Cl(s)══NH3(g)+HCl(g)的ΔS<0D.表示氫氣的標準燃燒熱的熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)══2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1B解析

同一物質固態(tài)的能量小于液態(tài),液態(tài)的熵大于固態(tài),所以水凝結成冰的過程為放熱、熵減的過程,即ΔH<0、ΔS<0,故A錯誤;反應的ΔS<0,且低溫下能自發(fā)進行,則該反應的ΔH<0,故B正確;NH4Cl(s)══NH3(g)+HCl(g)是分解反應,氣體體積增大,所以反應的ΔS>0,故C錯誤;標準燃燒熱應該是1

mol可燃物燃燒放出的熱量,故D錯誤。視角2化學反應方向的判斷4.某化學學習小組查閱資料可知:N2(g)+2O2(g)══2NO2(g)

ΔH=62kJ·mol-1。他們對反應的自發(fā)性進行了討論,下列結論合理的是(

)A.任何溫度下都能自發(fā)進行B.較高溫度下可自發(fā)進行C.較低溫度下可自發(fā)進行D.任何溫度下都不能自發(fā)進行D解析

該反應的ΔH>0,ΔS<0,因此該反應在任何溫度下都不能自發(fā)進行,D項正確。5.(2024河北保定高二期末)下列對化學反應預測正確的是(

)選項化學方程式已知條件預測AM(s)══X(g)+Y(s)ΔH>0它是非自發(fā)反應BW(s)+xG(g)══2Q(g)ΔH<0,自發(fā)反應x可能等于1、2、3C4X(g)+5Y(g)══4W(g)+6G(g)能自發(fā)反應ΔH一定小于0D4M(s)+N(g)+2W(l)══4Q(s)常溫下,自發(fā)進行ΔH>0B解析

反應中氣體分子數(shù)增大,則ΔS>0,又因ΔH>0,則反應高溫時自發(fā),A項錯誤;反應ΔH<0,且能自發(fā)進行,則可能ΔS>0、ΔS=0或ΔS<0,反應中氣體分子數(shù)可能增大、不變或減小,B項正確;反應中氣體分子數(shù)增大,ΔS>0,因反應能自發(fā),則ΔH>0、ΔH<0都有可能,C項錯誤;反應中氣體分子數(shù)減小,ΔS<0,且常溫下自發(fā),則必有ΔH<0,D項錯誤。歸納總結

綜合判據(jù)的“四象限”焓變和熵變都與反應自發(fā)性有關,又都不能獨立地作為反應自發(fā)性的判據(jù),要判斷反應進行的方向,必須綜合考慮體系的焓變和熵變。6.下列有關化學反應方向及其判據(jù)的說法錯誤的是(

)A.放熱過程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的過程一定是自發(fā)的B.1molH2O在不同狀態(tài)時的熵值:S[H2O(s)]<S[H2O(g)]C.CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g)

ΔH>0,能否自發(fā)進行與溫度有關D.常溫下,反應C(s)+CO2(g)══2CO(g)不能自發(fā)進行,則可推知該反應的ΔH>0A解析

一個過程是否為自發(fā)過程應綜合考慮ΔH和ΔS,A項錯誤;同種物質在不同狀態(tài)時的熵值:氣體>液體>固體,B項正確;碳酸鈣分解反應的ΔS>0,ΔH>0,因此,該反應能否自發(fā)進行與溫度有關,C項正確;常溫下,反應C(s)+CO2(g)══2CO(g)不能自發(fā)進行,該反應ΔS>0,則ΔH>0,D項正確。7.下列有關說法正確的是(

)A.SO2(g)+H2O(g)H2SO3(l),該過程熵值增大B.SO2(g)══S(g)+O2(g)

ΔH>0,ΔS>0,該反應不能自發(fā)進行C.SO2(g)+2H2S(g)══3S(s)+2H2O(l)ΔH<0,該反應低溫下能自發(fā)進行D.某溫度下SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH<0,該反應高溫下能自發(fā)進行C解析

反應由氣態(tài)物質生成液態(tài)物質,混亂度減小,熵值減小,故A錯誤;ΔH>0,ΔS>0,高溫下反應可以自發(fā)進行,故B錯誤;反應的ΔH<0,ΔS<0,則低溫下能自發(fā)進行,故C正確;反應的ΔH<0,ΔS<0,則低溫下能自發(fā)進行,故D錯誤。8.(2024安徽合肥模擬)如下圖所示,在圖Ⅰ中A、B兩容器里分別收集著兩種互不作用的理想氣體。壓強不變,若將中間活塞打開[如圖Ⅱ],兩種氣體分子立即都占滿了兩個容器。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。關于此過程的下列說法不正確的是(

)理想氣體的自發(fā)混合

A.此過程是從混亂度小的向混亂度大的變化過程,即熵增加的過程B.此過程為自發(fā)過程,而且沒有熱量的吸收或放出C.此過程從有序到無序,混亂度增大D.只有在一定溫度下,此過程是自發(fā)進行的答案

D

解析

由有序到無序的過程屬于熵增加的過程,A正確;該過程是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程,沒有熱量的吸收或放出,B正確;由

“兩種氣體分子立即都占滿了兩個容器”可知,該過程是由有序到無序的過程,也就是混亂度增大的過程,C正確;兩種互不作用的理想氣體等壓混合,是一個不伴隨能量變化的過程,同時也是一個熵增加的過程,即ΔH=0,ΔS>0,故ΔH-TΔS<0,故在任何溫度下都是自發(fā)的過程,D錯誤。9.實現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟”的一項重要課題就是如何將CO2轉化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。如圖表示該反應過程中能量(單位為kJ·mol-1)的變化。下列關于該反應的說法正確的是(

)A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0C.ΔH<0,ΔS