新教材2025版高中化學第二章化學反應速率與化學平衡第三節(jié)化學反應的方向學生用書新人教版選擇性必修1

第三節(jié)化學反應的方向課程目標1．了解自發(fā)過程與自發(fā)反應的含義。2．了解熵變的含義。3．能用ΔH－TΔS推斷化學反應進行的方向。圖說考點必備基礎——自學·嘗試[新知預習]一、自發(fā)過程與自發(fā)反應1．自發(fā)過程(1)含義：在肯定條件下，________________就可以自動進行的過程。(2)特點：A.體系趨向于從________狀態(tài)轉變?yōu)開_______狀態(tài)(體系對外部________或者________能量)。B．在密閉條件下，體系有從________自發(fā)轉變?yōu)開_______的傾向，即________原理。2．自發(fā)反應在給定的一組條件下，可以________地進行到顯著程度的化學反應。二、化學反應進行方向的判據(jù)1．焓判據(jù)(1)用________來推斷反應進行的方向。(2)放熱反應過程中體系能量____________，具有自發(fā)進行的____________。2．熵判據(jù)(1)熵用來量度體系________的一個物理量，符號為________，單位為________________。(2)熵值大小判據(jù)A．物質(zhì)的混亂度：體系的混亂度越大，熵值________；B．同一條件下，不同物質(zhì)的熵值________；C．物質(zhì)的存在狀態(tài)，同一物質(zhì)：S(g)________S(l)________S(s)。(3)熵增原理與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵______，即熵變(符號________)________零(填“大于”“小于”或“等于”)。(4)熵判據(jù)用________來推斷反應進行的方向。(5)熵變的推斷A．氣體體積增大的反應，熵________；B．氣體體積減小的反應，熵________。三、焓變與熵變對反應方向的共同影響1．反應方向的判據(jù)體系自由能改變(符號為ΔG，單位為kJ·mol－1)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學反應自發(fā)進行方向的推斷：ΔG＝ΔH－TΔS。(1)ΔG________0反應能自發(fā)進行。(2)ΔG＝0反應達到平衡狀態(tài)。(3)ΔG________0反應不能自發(fā)進行。2．文字表達在________、________肯定的條件下，自發(fā)反應總是向ΔH－TΔS________的方向進行，直至達到________狀態(tài)。[即學即練]1．推斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”(1)吸熱反應不行能自發(fā)進行。()(2)體系有序性越高，熵值就越低。()(3)自發(fā)過程肯定導致體系的熵增大。()(4)焓變是確定反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素。()(5)反應2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0。()(6)某反應在肯定條件下能正向自發(fā)進行，則該條件下其逆反應必定不能自發(fā)進行。()2．下列自發(fā)反應可用焓判據(jù)來說明的是()A．Ba(OH)2·8H2O和氯化銨的反應B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝+56.7kJC．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝+74.9kJD．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－13．以下自發(fā)反應不行用熵判據(jù)來說明的是()A．CaCO3(s)＋2HCl(aq)=CaCl2(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)B．NH4Cl(s)=NH3(g)＋HCl(g)C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)D．2C(s)＋O2(g)=2CO(g)4．下列說法正確的是()A．放熱反應不肯定是自發(fā)進行的反應B．吸熱反應肯定是非自發(fā)進行的反應C．自發(fā)進行的反應肯定簡單發(fā)生D．反應速率快的反應肯定是自發(fā)進行的5．已知反應2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在298K、101kPa的條件下，其ΔH＝－113.0kJ·mol－1，ΔS＝－145.3J·mol－1·K－1。該反應________(填“能”或“不能”)用于消退汽車尾氣中的NO，理由為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。核心素養(yǎng)——探究·共享提升點化學反應進行方向的推斷例下列推斷正確的是()A．反應4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常溫下可自發(fā)進行，該反應為吸熱反應B．反應N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0C．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行，則該反應的ΔH>0D．反應NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0狀元隨筆解題的關鍵是推斷反應是熵減反應還是熵增反應。[提升]已知在100kPa、298.15K時石灰石分解反應：CaCO3(s)?CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·(mol·K)－1，則：(1)該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(2)據(jù)本題反應數(shù)據(jù)分析，溫度________(填“能”或“不能”)成為反應方向的確定因素。(3)若溫度能確定反應方向，則該反應自發(fā)進行的最低溫度為________(結果保留一位小數(shù))。狀元隨筆在用判據(jù)ΔH－TΔS推斷時要留意ΔH與ΔS的單位的差別，須要轉換。(1)不能片面地用焓判據(jù)、熵判據(jù)孤立推斷。(2)不能忽視溫度在大多數(shù)化學反應方向推斷中的作用。(3)不能錯誤認為“自發(fā)反應”不須要任何條件。(4)不能忽視ΔH、T、ΔS單位的協(xié)調(diào)一樣。關鍵實力1.熵值大小推斷方法：(1)從物質(zhì)狀態(tài)推斷：物質(zhì)在氣態(tài)時熵值最大，液態(tài)較小，固態(tài)時最小，即S(g)>S(l)>S(s)。(2)從物質(zhì)的量的大小推斷：物質(zhì)的量越大、分子數(shù)越多，熵值越大。(3)不同物質(zhì)熵值間的關系：物質(zhì)的組成越困難其熵值越大，一般組成物質(zhì)的原子種類相同時，一個分子中原子數(shù)目越多，其混亂度就越大，熵值也越大。(4)固體的溶解過程、液體和氣體的擴散過程，是熵增加的過程。(5)產(chǎn)生氣體的反應和氣體的物質(zhì)的量增加的反應，是熵增加的過程。2．復合判據(jù)的應用素養(yǎng)形成——自測·自評1.下列說法正確的是()A．能自發(fā)進行的反應肯定能快速發(fā)生B．非自發(fā)進行的反應肯定不行能發(fā)生C．能自發(fā)進行的反應實際可能沒有發(fā)生D．常溫下，2H2O通電2H2↑＋O2↑，即常溫下水的分解反應是自發(fā)反應2．下列對熵變的推斷中不正確的是()A．少量的食鹽溶解于水中：ΔS>0B．碳和氧氣反應生產(chǎn)CO(g)：ΔS>0C．氣態(tài)水變成液態(tài)水：ΔS>0D．CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：ΔS>03．已知反應FeO(s)＋C(s)=CO(g)＋Fe(s)的ΔH＞0，ΔS＞0(假定ΔH、ΔS不隨溫度而改變)，下列敘述正確的是()A．低溫下為自發(fā)過程，高溫下為非自發(fā)過程B．高溫下為自發(fā)過程，低溫下為非自發(fā)過程C．任何溫度下均為非自發(fā)過程D．任何溫度下均為自發(fā)過程4．下列內(nèi)容與結論相對應的是()選項內(nèi)容結論AH2O(g)變成H2O(l)ΔS＞0B硝酸銨溶于水可自發(fā)進行因為該反應的ΔS>0C一個反應的ΔH＞0，ΔS＞0反應肯定不能自發(fā)進行DH2(g)＋F2(g)=2HF(g)的ΔH＝－271kJ·mol－1，ΔS＝＋8J·mol－1·K－1反應在隨意溫度下都不能自發(fā)進行5．298K時，合成氨的反應為N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)，其中ΔH＝－92.2kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·(mol·K)－1。下列說法不正確的是()A．合成氨反應是放熱反應B．合成氨反應是熵減小的反應C．合成氨反應在任何條件下都能自發(fā)進行D．降低溫度、增大壓強都有利于平衡向生成氨的方向移動6．氨的工業(yè)合成工藝的成熟推動了人類文明的進步，不少科技工作者為了找尋廉價的氨的制備方法，進行了前赴后繼的探究性工作。用氫氣和氮氣合成氨是一個可逆反應，化學方程式為N2＋3H2高溫、高壓,催化劑2NH3。已知，在常溫下，1gH2完全轉化為NH3，放出的熱量為15.4kJ。(1)請寫出該反應的熱化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)假如一個反應的ΔH－TΔS<0，則該反應能夠自發(fā)進行。已知上述氨的合成反應的ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1，則其在常溫下________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。練后感悟1．焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，都不能獨立作為自發(fā)性的判據(jù)，必需綜合考慮體系的焓變和熵變。2．依據(jù)ΔH－TΔS＜0推斷的只是反應自發(fā)進行的可能性，詳細反應能否實際發(fā)生，還涉及反應速率的問題。第三節(jié)化學反應的方向必備基礎新知預習一、1．(1)不用借助于外力(2)高能低能做功釋放有序無序熵增2．自發(fā)二、1．(1)焓變(2)降低趨向2．(1)混亂度SJ·mol－1·K－1(2)越大不同>>(3)增加ΔS大于(4)熵變(5)增加減小三、1．(1)<(3)>2．溫度壓強<0平衡即學即練1．答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√2．解析：焓判據(jù)可以說明放熱過程可以自發(fā)進行，A項、B項和C項中的反應均為吸熱反應。答案：D3．解析：熵判據(jù)是ΔS>0的反應自發(fā)進行。A、B、D選項中都有顯著的熵增，可用熵判據(jù)說明。答案：C4．答案：A5．解析：ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0kJ·mol－1－298K×(－145.3×10－3kJ·mol－1·K－1)＝－69.7kJ·mol－1<0，故理論上該反應能自發(fā)進行。答案：能該反應的ΔH－TΔS＝－69.7kJ·mol－1<0，說明該反應在理論上是可行的，所以能用于消退汽車尾氣中的NO核心素養(yǎng)例解析：A、C、D中反應均為熵減反應，且在常溫下均能自發(fā)進行，故依據(jù)ΔH－TΔS<0推斷三個反應均屬于放熱反應，故A、C錯誤，D正確；B中反應為熵減反應，ΔS<0，B錯誤。答案：D提升解析：(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·(mol·K)－1≈130.5kJ·mol－1>0，所以該反應不能自發(fā)進行。(2)因為該反應ΔH>0、ΔS>0，所以依據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS可知，在溫度較高的時候，ΔG可能小于0。(3)依據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0時反應自發(fā)進行，則有：T>ΔH/ΔS≈1111.6K。答案：(1)不能(2)能(3)1111.6K素養(yǎng)形成1．解析：反應的自發(fā)性只表明反應具有能自發(fā)進行的趨勢，并不能說明反應肯定進行，故A項錯誤，C項正確；非自發(fā)反應在有外力作用時有可能發(fā)生，故B項錯誤；“通電”是“輸入能量”，水的分解反應借助了外力才能進行，為非自發(fā)反應，故D項錯誤。答案：C2．解析：食鹽溶于水是典型的熵增加過程；2C(s)＋O2(g)=2CO(g)，氣體的物質(zhì)的量增大，為熵增加的反應；氣態(tài)水變成液態(tài)水是體系混亂度減小的過程，為熵減小的過程；CaCO3(s)分解產(chǎn)生了氣體，為熵增加的反應。答案：C3．解析：ΔH＞0，ΔS＞0，低溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反應不能自發(fā)進行，高溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反應能自發(fā)進行，故B正確。答案：B4．解析：物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，混亂度減小，即ΔS＜0，A項不符合題意；硝酸銨溶于水是吸熱的熵增加過程，ΔS＞0，反應可自發(fā)進行，B項符合題意；ΔH＞0，ΔS＞0，依據(jù)復合判據(jù)可知，高溫時ΔH－TΔS＜0，即高溫條件下，反應能自發(fā)進行，C項不符合題意；由ΔH＜0，ΔS＞0知，ΔH－TΔS＜0，故該反應在隨意溫度下都能自發(fā)進行，D項不符合題意。答案：B5．解析：合成氨反應的ΔH＝－92.2kJ·mol－1<0，合成氨是放