第08講-化學反應的方向(學生版)(魯科2020選擇性必修一)

第08講化學反應的方向目標導航目標導航課程標準課標解讀1．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。3．能綜合運用焓變與熵變判斷反應進行的方向。1．通過已有知識及日常生活中的見聞，構建化學反應方向的判據，學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加工，構建新知識。2．通過本節(jié)內容的學習，學生能夠感受到事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要全面分析問題。3．讓學生初步建立基于條件改變控制化學反應的的觀念，提升“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念”“證據推理與模型認知”等學科素養(yǎng)。知識精講知識精講知識點01反應的自發(fā)性1．自發(fā)過程（1）含義：在_____和_____一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能__________的過程。（2）特點①體系趨向于從_____能量狀態(tài)轉變?yōu)開____能量狀態(tài)。②在密閉條件下，體系趨向于從_____狀態(tài)轉變?yōu)開____狀態(tài)。③具有_____性：即過程的某個方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)。2．特別提醒：自發(fā)過程需要在一定的溫度和壓強下才可以發(fā)生?！炯磳W即練1】下列過程是非自發(fā)的是（）。A．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端B．使鐵棒上的鐵銹轉化成單質鐵C．氣體從高密度處向低密度處擴散D．煤氣的燃燒知識點02化學反應方向的判斷1．反應焓變與反應方向（1）能自發(fā)進行的化學反應多數是ΔH_____0的反應。（2）有些ΔH_____0的反應也能自發(fā)進行。（3）反應的焓變是反應能否自發(fā)進行的影響因素，但不是唯一因素。2．反應熵變與反應方向（1）熵①概念：描述體系_____的一個物理量，符號為_____，單位是__________。②特點：混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就__________。（2）影響熵的因素①同一物質：S（高溫）_____S（低溫），S（g）_____S（l）_____S（s）②不同物質：相同條件下不同物質具有不同的熵值，分子結構越復雜，熵值越_____。③S（混合物）_____S（純凈物）（3）反應熵變（4）反應熵變與反應方向①二者關系②結論：熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。3．焓變與熵變對反應方向的共同影響（1）反應方向的判據：ΔH－TΔS（2）文字表述：在_____和____一定的條件下，自發(fā)反應總是向ΔH－TΔS＜0的方向進行，直至達到____狀態(tài)。（3）局限性①只能用于一定溫度和壓強條件下的反應，不能用于其他條件下的反應。②僅僅可以用于判斷溫度和壓強一定條件下反應自動發(fā)生的_____，不能說明反應在該條件下能否_____?！咎貏e提醒】在ΔH和ΔS確定的情況下，溫度有可能對反應的方向起決定作用。反應的判據為。【即學即練2】（2021?廈門高二檢測）對于化學反應方向的確定，下列說法中正確的是（）。A．溫度、壓強一定時，放熱的熵減小的反應一定能自發(fā)進行B．溫度、壓強一定時，焓因素和熵因素共同決定一個化學反應的方向C．反應焓變是決定反應能否自發(fā)進行的惟一因素D．固體的溶解過程只與焓變有關，與熵變無關能力拓展能力拓展考法01反應熵變的判斷【典例1】下列反應中，熵減小的是（）。A．（NH4）2CO3（s）＝NH4HCO3（s）+NH3（g）B．2N2O5（g）＝4NO2（g）+O2（g）C．MgCO3（s）＝MgO（s）+CO2（g）D．2CO（g）＝2C（s）+O2（g）【知識拓展】熵變正負的判斷（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，熵變?yōu)檎担庆卦黾拥倪^程。（2）氣體體積增大的反應，熵變通常都是正值，是熵增加的反應。（3）氣體體積減小的反應，熵變通常都是負值，是熵減小的反應?？挤?2化學反應方向的判斷【典例2】（2022·浙江6月選考節(jié)選）熱解H2S制H2。根據文獻，將H2S和CH4的混合氣體導入石英管反應器熱解（一邊進料，另一邊出料），發(fā)生如下反應：Ⅰ．2H2S（g）S2（g）+2H2（g）ΔH1＝170kJ·mol－1Ⅱ．CH4（g）+S2（g）CS2（g）+2H2（g）ΔH2＝64kJ·mol－1總反應：Ⅲ．2H2S（g）+CH4（g）CS2（g）+4H2（g）反應Ⅲ能自發(fā)進行的條件是_______?！局R拓展】化學反應方向的判斷1．放熱和熵增加都對ΔH－TΔS＜0有所貢獻，因此放熱的熵增加反應一定能自發(fā)進行，吸熱的熵減小反應一定不能自發(fā)進行。2．當反應的焓變和熵變的影響相反，且二者大小相差懸殊時，某一因素可能占主導地位。一般常溫下自發(fā)進行的放熱反應，焓變對反應方向起決定性作用。一般常溫下自發(fā)進行的吸熱反應，熵變對反應方向起決定性作用。3．如果反應的焓變和熵變的影響相反且相差不大時，溫度可能對反應的方向起決定性作用。溫度與反應方向的關系：4．ΔH與ΔS共同影響一個化學反應在一定條件下能否自發(fā)進行，它們與化學反應速率無關?？挤?3反應自發(fā)溫度的計算【典例3】工業(yè)上利用甲烷制取碳黑的反應是：①CH4（g）C（s）+2H2（g）ΔH（298K）＝74.848kJ·mol－1ΔS（298K）＝80.674J·mol－1·K－1反應過程中容易發(fā)生副反應：②2CH4（g）C2H2（g）+3H2（g）ΔH（298K）＝376.426kJ·mol－ΔS（298K）＝220.211J·mol－1·K－1下列有關說法中正確的是（）。A．反應①在常溫下就可以自發(fā)進行B．焓變是副反應②自發(fā)進行的決定因素C．制取碳黑允許的最低溫度是927.8KD．溫度越高對制取碳黑越有利【知識拓展】ΔH－TΔS的有關計算1．反應自發(fā)進行的最低或最高溫度的計算（1）計算依據：△H－T△S≤0①若△S＞0，則T≥，為最低溫度②若△S＜0，則T≤，為最高溫度（2）注意單位的換算①△S的單位為：J·mol－1·K－1②△H的單位為：kJ·mol－1③T的單位為：K2．物質三態(tài)變化過程中的轉折溫度（熔點、沸點、升華點）為平衡溫度3．利用ΔH、ΔS的符號和ΔH－TΔS進行推理，可以減少計算量。分層提分分層提分題組A基礎過關練1．下列過程是非自發(fā)的是（）。A．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端B．使鐵棒上的鐵銹轉化成單質鐵C．氣體從高密度處向低密度處擴散D．煤氣的燃燒2．下列關于自發(fā)過程的敘述中，正確的是（）。A．只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發(fā)過程B．需要加熱才能夠進行的過程肯定不是自發(fā)過程C．同一可逆反應的正、逆反應在不同條件下都有自發(fā)進行的可能D．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程3．在圖甲中的A、B兩容器里，分別收集著兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開（如圖乙所示），兩種氣體分子立即都分布在兩個容器中。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（）。A．此過程為混亂程度小向混亂程度大的方向的變化過程，即熵增大的過程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．此過程是自發(fā)可逆的4．（2021?廈門高二檢測）對于化學反應方向的確定，下列說法中正確的是（）。A．溫度、壓強一定時，放熱的熵減小的反應一定能自發(fā)進行B．溫度、壓強一定時，焓因素和熵因素共同決定一個化學反應的方向C．反應焓變是決定反應能否自發(fā)進行的惟一因素D．固體的溶解過程只與焓變有關，與熵變無關5．在25℃、1.01×105Pa下，反應2N2O5（g）＝4NO2（g）+O2（g）△H＝+56.7kJ?mol－1能自發(fā)進行的合理解釋是（）。A．該反應是分解反應B．該反應的熵增效應大于焓變效應C．該反應是熵減反應D．該反應是放熱反應6．（2021·河南濟源高二檢測）下列過程屬于熵增加的是（）。A．一定條件下水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)B．高溫高壓條件下使石墨轉化為金剛石C．散落的火柴的無序排列D．CO點燃時生成CO27．（2021·聊城高二檢測）下列關于冰熔化為水的過程判斷正確的是（）。A．△H＞0，△S＜0B．△H＜0，△S＞0C．△H＞0，△S＞0D．△H＜0，△S＜08．下列反應常溫時能自發(fā)進行，既能用焓判據又能用熵判據解釋的是（）。A．HCl+NH3＝NH4ClB．2KClO3＝2KCl+3O2↑C．2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑D．Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+10H2O9．硝酸銨溶于水的過程是吸熱過程，但能自發(fā)進行。請回答下列問題：（1）硝酸銨溶于水的過程中體系的混亂度（填“增大”或“減小”“不變”，下同）熵值______，△S______（填“＞”或“＜”“＝”）0。（2）該過程中體系的能量______（填“升高”或“降低”“不變”）；若用單一的方向判據來解釋，你認為應用______判據；這一過程能自發(fā)進行，說明______效應大于______效應。10．根據你已有的知識和經驗，分析下列過程的焓變、熵變，并判斷反應的方向。（1）H+（aq）+OH－（aq）＝H2O（l）△S＝+80.7J·mol－1·K－1，△H________0，該反應________（自發(fā)或非自發(fā)）。（2）TiO2（s）+2Cl2（g）＝TiCl4（l）+O2（g）△H＝+161.9kJ·mol－1△S＝－38.4J·mol－1·K－1該反應________（自發(fā)或非自發(fā)）題組B能力提升練1．（2021·浙江6月選考）相同溫度和壓強下，關于物質熵的大小比較，合理的是（）。A．1molCH4（g）＜1molH2（g）B．1molH2O（g）＜2molH2O（g）C．1molH2O（s）＞1molH2O（l）D．1molC（s，金剛石）＞1molC（s，石墨）2．下列說法中正確的是（）。A．能自發(fā)進行的反應一定能迅速發(fā)生反應B．非自發(fā)進行的反應一定不可能發(fā)生反應C．理論判斷能自發(fā)進行的反應，實際情況下可能不能發(fā)生D．常溫下，2H2O2H2↑+O2↑，該反應是自發(fā)反應3．（2021·菏澤高二檢測）已知X（g）+3Y（g）＝2Z（g）△H＞0下列說法正確的是（）。A．該反應的△S＞0B．該反應在任何溫度下都不能自發(fā)進行C．該反應是放熱反應D．該反應在任何溫度下都能自發(fā)進行4．（2021·贛州高二檢測）某化學反應△H＝－122kJ?mol－1，△S＝－330J?mol－1?K－1，則下列說法正確的是（）。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5．（2021?棗莊高二檢測）下列反應在任意溫度下一定能自發(fā)進行的是（）。A．2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑B．NH3（g）+HCl（g）＝NH4Cl（s）△H＜0C．CaCO3（s）＝CaO（s）+CO2（g）△H＞0D．X2Y2（s）＝X2（g）+Y2（g）△H＜06．（2021·山西太原高二檢測）下列說法正確的是（）。A．一定溫度下，反應MgCl2（l）＝Mg（l）+Cl2（g）的ΔH＞0，ΔS＜0B．凡是放熱反應都是自發(fā)的，凡是吸熱反應都是非自發(fā)的C．常溫下2H2O＝2H2↑+O2↑，即常溫下水的分解反應是自發(fā)反應D．對于反應H2O2＝2H2O+O2↑，加入MnO2或升高溫度都能加快O2的生成速率7．（2021·海南文昌高二檢測）二氧化碳捕集、存儲和轉化是當今化學研究的熱點問題之一。（1）用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應：2CO2（g）＝2CO（g）+O2（g），該反應的△H______0，△S______0（選填“＞”、“＜”或“＝”），在低溫下，該反應______（填“能”或“不能”）自發(fā)進行。（2）CO2轉化途徑之一是利用太陽能或生物質能分解水制H2，然后將H2與CO2轉化為甲醇或其他化學品，你認為該方法需要解決的技術問題有_____。A．開發(fā)高效光催化劑B．將光催化制取的氫氣從反應體系中有效分離，并與CO2發(fā)生催化轉化C．二氧化碳及水資源的供應8．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。所查資料信息如下：①酸性：H2SO4＞H2SeO4＞H2TeO4；②氧、硫、硒與氫氣化合越來越難，碲與氫氣不能直接化合；③由元素的單質生成等物質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________（填“放出”或“吸收”）熱量。（2）已知H2Te分解反應的△S＞0，請解釋為什么Te和H2不能直接化合________。題組C培優(yōu)拔尖練1．（2021?舟山高二檢測）橡皮筋在拉伸和收縮狀態(tài)時結構如圖：在其拉伸過程中有放熱現象，反之吸熱。25℃、101kPa時，下列化學反應的焓變、熵變和自發(fā)性與橡皮筋從拉伸狀態(tài)到收縮狀態(tài)一致的是（）。A．2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑B．Ba（OH）2?8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+10H2OC．2H2+O2＝2H2OD．CaCO3＝CaO+CO2↑2．（2021·2022江蘇南通上學期期末高二檢測）通過以下反應均可獲取H2：①太陽光催化分解水制氫：2H2O（l）2H2（g）+O2（g）ΔH1＝571.6kJ·mol－1②焦炭與水反應制氫：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH2＝131.3kJ·mol－1③甲烷與水反應制氫：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）ΔH3＝206.1kJ·mol－1下列有關說法正確的是（）。A．反應①中電能轉化為化學能B．反應②為放熱反應C．反應③使用催化劑，ΔH3減小D．反應CH4（g）＝C（s）+2H2（g）的ΔH＝74.8kJ·mol－13．（2021·肇慶高二檢測）下列對于化學反應方向說法正確的是（）。A．反應2A（g）+B（g）＝3C（s）+D（g）在一定條件下能自發(fā)進行，說明該反應的△H＞0B．常溫下反應2Na2SO3（s）+O2（g）＝2Na2SO4（s）能自發(fā)進行，則△H＜0C．反應2Mg（s）+CO2（g）＝C（s）+2MgO（s）能自發(fā)進行，則該反應的△H＞0D．一定溫度下，反應2NaCl（s）＝2Na（s）+Cl2（g）的△H＜0，△S＞04．下列說法不正確的是（）。A．反應2NH4Cl（s）+Ba（OH）2?8H2O（s）＝BaCl2（s）+2NH3（g）+10H2O（l）是一個顯著吸熱的反應，但在常溫下就能自發(fā)進行，其原因是該反應的△S＞0B．已知：NH3（g）+HCl（g）＝NH4Cl（s）△H＜0，則該反應低溫下自發(fā)，高溫下非自發(fā)C．反應2K（s）+2H2O（l）＝2K+（aq）+2OH－（aq）+H2（g）在高溫、低溫下都能自發(fā)進行D．非自發(fā)反應就是不可能發(fā)生的反應，自發(fā)反應就是能較快進行的反應5．（2021·許昌高二檢測）在732K時反應NH4Cl（s）＝NH3（g）+HCl（g）的△G（△G＝△H－T△S）為－20.8kJ·mol－1，△H為154kJ·mol－1，則反應的△S為（單位：J·mol－1·K－1）（）。A．－587B．587C．239