高中化學(xué) 第2章 第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)進行的方向?qū)W案 新人教版選修

1、化學(xué)反應(yīng)進行的方向1.能夠理解熵的概念與自發(fā)反應(yīng)。2.能初步利用H、S及G來說明化學(xué)反應(yīng)進行的方向。3通過聯(lián)系生活及自然界的普遍變化規(guī)律來理解影響反應(yīng)自發(fā)性的兩個因素。知識點一自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)閱讀教材P34，思考并填空。1自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自動進行的過程。(2)特點體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或者釋放熱量)。在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。(3)自然界中的自發(fā)過程自然界中的水由高處往低處流。日常生活中，氣溫升高，冰雪自動融化。鐵器暴露于潮濕的空氣中會生銹。2自發(fā)反應(yīng)在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應(yīng)。下列過程是非

2、自發(fā)過程的是()A自由落體運動B煤炭的燃燒C銅在潮濕空氣中生銹 D室溫下水結(jié)成冰答案：D1并不是自發(fā)反應(yīng)一定能發(fā)生，非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生。自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)是指該反應(yīng)過程是否有自發(fā)進行的傾向，而這個過程是否一定會發(fā)生則不能確定。例如：碳的燃燒是一個自發(fā)反應(yīng)，但需要借助外界條件“點燃”，反應(yīng)才能發(fā)生。因此，自發(fā)反應(yīng)與反應(yīng)條件無必然聯(lián)系。2自發(fā)過程與非自發(fā)過程，自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)的關(guān)系(1)一般來說，如果一個過程是自發(fā)的，則其逆過程往往是非自發(fā)的。非自發(fā)過程要想發(fā)生，則必須對它做功，如利用水泵將水從低處抽向高處，通電使水分解成氫氣和氧氣等。(2)自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)是可能相互轉(zhuǎn)化的，某一條件

3、下的自發(fā)反應(yīng)可能在另一條件下就是非自發(fā)反應(yīng)，如2NO(g)O2(g)=2NO2(g)是常溫下的自發(fā)反應(yīng)，而在高溫條件下其逆反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)?？傊哼^程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生以及過程發(fā)生的速率。某些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能自動進行，非自發(fā)反應(yīng)具備了一定條件也能發(fā)生。過程的自發(fā)性的作用是()A判斷過程的方向B確定過程是否一定會發(fā)生C判斷過程發(fā)生的速率D判斷過程的熱效應(yīng)解析大量事實告訴我們，過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率，所以A正確，B、C錯誤。放熱反應(yīng)常常能自發(fā)進行，但有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行，D錯誤。答案A過程

4、的自發(fā)性只是一種趨勢，如高處的水有自發(fā)流下的趨勢，但未必就一定流下；過程要發(fā)生，則必須具備一定的條件才可以，如手中拿著的一個球，它有下落的自發(fā)性，但要讓球落下，則必須具備“松開手”這一條件才可以。自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的理解與判斷1下列過程均為自發(fā)過程的是()銨鹽的溶解燒堿與鹽酸反應(yīng)Zn與稀H2SO4反應(yīng)氫氣在氧氣中燃燒Mg在空氣中燃燒鋁熱反應(yīng)墨水在水中的擴散電解熔融的氯化鈉ABC D答案：D2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B非自發(fā)進行的反應(yīng)一定不能發(fā)生C能自發(fā)進行的反應(yīng)也可能沒有發(fā)生D常溫下，2H2O2H2O2，即常溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)答案：C知識點二化學(xué)反應(yīng)進行的

5、方向閱讀教材P34P36，思考并填空。1焓判據(jù)(1)放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向，因此可用焓變來判斷反應(yīng)進行的方向。(2)局限性有些吸熱反應(yīng)，也能自發(fā)進行。例如：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/mol2熵判據(jù)(1)熵用來度量體系混亂程度的物理量。熵值越大，混亂程度越大，符號為S，單位為“J/(molK)”。(2)熵值大小的比較同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)S(l)S(s)。(3)熵增原理在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，即熵變(符號S)大于零。

6、(4)熵判據(jù)體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用熵變來判斷反應(yīng)進行的方向。(5)局限性有些熵值減小的反應(yīng)，在一定條件下也能自發(fā)進行。例如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 J/(molK)3復(fù)合判據(jù)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定發(fā)生和過程發(fā)生的速率，若允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。綜合考慮焓判據(jù)和熵判據(jù)的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程，只根據(jù)一個方面來判斷反應(yīng)進行的方向是不全面的。1判斷正誤(1)自發(fā)反應(yīng)一定很容易發(fā)生。()(2)O2轉(zhuǎn)化為O3時，熵減小。()(3)同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大

7、。()(4)合成氨反應(yīng)N23H22NH3H0，高溫有利于其自發(fā)進行。()(5)能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定真的能發(fā)生。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2以下自發(fā)過程可用焓判據(jù)來解釋的是()A硝酸銨自發(fā)地溶于水B2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/molC(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/molD2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol解析：選D。焓判據(jù)能夠說明放熱反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)，而A、B、C三個自發(fā)過程均為吸熱過程，不能單用焓判據(jù)來解釋。影響化學(xué)反應(yīng)進行方向的因素1焓變對化學(xué)反應(yīng)的影響(1)多數(shù)能自發(fā)進

8、行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。例如：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H0。(3)還有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行。例如：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)H0。(4)結(jié)論焓變是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。2熵變對化學(xué)反應(yīng)的影響(1)許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)S0。(2)有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下可以自發(fā)進行。例如：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)S0。(3)少數(shù)熵減少的反應(yīng)，在一定

9、條件下也可以自發(fā)進行。例如：NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)S0。(4)結(jié)論熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的另一個因素，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。3復(fù)合判據(jù)對化學(xué)反應(yīng)的影響由焓判據(jù)知放熱過程常常是自發(fā)的；由熵判據(jù)知熵增的過程常常是自發(fā)的。很多情況下，用不同的判據(jù)判斷同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個判據(jù)兼顧。為了更準(zhǔn)確判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向，把焓判據(jù)和熵判據(jù)結(jié)合起來組成復(fù)合判據(jù)自由能變化(G)判據(jù)，更適合于對所有過程的判斷。GHTS(T為開爾文溫度)，G的正、負(fù)決定著反應(yīng)的自發(fā)與否。HTS0，反應(yīng)能自發(fā)進行；HTS0，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；HTS0，反應(yīng)不能自發(fā)進

10、行。某化學(xué)反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行，較高溫度下不能自發(fā)進行。有關(guān)該反應(yīng)的下列說法正確的是()AH0，S0BH0，S0CH0 DH0，S0，S0，要使HTS0，S0，任何溫度下都不能自發(fā)進行，B錯誤；H0，HTS0一定成立，任何溫度下都能自發(fā)進行，C錯誤；H0，S0，要使HTS0，在低溫下不能自發(fā)進行，故H大于零。溫度對反應(yīng)能否自發(fā)進行的影響H和S與反應(yīng)方向1下列說法正確的是( )A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)H185.7 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)

11、的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或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(xué)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，如高溫時CaCO3分解，A項錯誤；要將焓變和熵變綜合起來即利用復(fù)合判據(jù)進行判斷，C項錯誤；使用催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率，不能改變反應(yīng)的方向，D項錯誤。2碳銨(NH4HCO3)在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，下列有關(guān)說法中正確的是()A碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大B碳銨分解是因為外界給予了能量C碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(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：選A。本題考查化學(xué)反應(yīng)進

12、行方向的判據(jù)。放熱反應(yīng)常常是容易進行的過程，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。復(fù)合判據(jù)與反應(yīng)方向3下列判斷錯誤的是()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H0CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的H0一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的H0、S0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H0ABC D解析：選D。中反應(yīng)的S0，能自發(fā)進行，根據(jù)HTS0，則H0，正確；中分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，焓變大于零，生成氣體，是熵增反應(yīng)，該反應(yīng)在高溫

13、下能自發(fā)進行，錯誤；中有氣體生成，是熵增反應(yīng)，該反應(yīng)為分解反應(yīng)，反應(yīng)吸熱，H0，正確；中常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進行，則說明HTS0，即HTS，而該反應(yīng)氣體的量增加，是熵增反應(yīng)，故S0，則常溫下H0，正確。4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)把白錫制成的器皿放在0 、100 kPa的室內(nèi)存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用(已知在0 、100 kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為H2 180.9 Jmol1，S6.61 Jmol1K1)()A會變成灰錫 B不會變成灰錫C不能確定 D升高溫度才會變成灰錫解析：選A。在等溫、等壓條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向著HTS

14、0的方向進行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。因此，在0 、100 kPa條件下，白錫會不會變?yōu)榛义a的問題就轉(zhuǎn)化為求算反應(yīng)：白錫灰錫的HTS值的問題。HTS2 180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol10，因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a。 重難易錯提煉1.焓判據(jù)：放熱過程中體系能量降低，H0，反應(yīng)具有自發(fā)進行的傾向。2熵判據(jù)：在密閉條件下，體系有自發(fā)地向混亂度增加(S0)的方向轉(zhuǎn)變的傾向。3同一物質(zhì)由固態(tài)(s)液態(tài)(l)氣態(tài)(g)的過程為熵值增大的過程，S0；反之，為熵值減小的過程，S0。4當(dāng)H0、S0時，反應(yīng)一定能自發(fā)進行；當(dāng)H0、S0時，反應(yīng)一定不能自發(fā)進行。課后

15、達(dá)標(biāo)檢測基礎(chǔ)鞏固1下列說法中正確的是()A凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B自發(fā)反應(yīng)一定熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定熵減小或不變C熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)D非自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都不能實現(xiàn)解析：選C。反應(yīng)的自發(fā)性同時受焓變和熵變的影響。放熱反應(yīng)不都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)也不都是非自發(fā)的。自發(fā)反應(yīng)不一定熵增大，非自發(fā)反應(yīng)也不一定熵減小或不變。反應(yīng)能不能發(fā)生受外界條件的影響，非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也可能發(fā)生。2向平底燒瓶中放入氫氧化鋇晶體Ba(OH)28H2O和氯化銨晶體，塞緊瓶塞。將燒瓶放在一塊木板上，并在瓶底和木板間滴少量水，一會兒，就會發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)固態(tài)物質(zhì)變稀，有液體生成，瓶壁變冷，小

16、木板因少量水結(jié)冰凍結(jié)，而將燒瓶黏住，這時打開瓶塞，散發(fā)出來的氣體有氨味。這是因為自發(fā)地發(fā)生了反應(yīng)：Ba(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)=BaCl2(s)2NH3(g)10H2O(l)。下列結(jié)論正確的是()A自發(fā)反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)B自發(fā)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)C有的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行D吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進行解析：選C。Ba(OH)28H2O和NH4Cl混合后，瓶壁變冷，說明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，又因為該反應(yīng)能自發(fā)進行，故C正確。3美國亞利桑那州大學(xué)(ASU)和阿貢國家實驗室的科學(xué)家最近設(shè)計出生產(chǎn)氫氣的人造樹葉，原理為2H2O(g)2H2(g)O2(g)。有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是()AH0BS0C

17、化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?D氫能是理想的綠色能源解析：選D。該反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng)，太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。4下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性敘述中正確的是()A焓變小于0而熵變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的B焓變和熵變都小于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的C焓變和熵變都大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的D熵變小于0而焓變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的解析：選A。用復(fù)合判據(jù)GHTS判斷：當(dāng)H0，S0時，不能判斷GHTS的正負(fù)。當(dāng)H0，S0時，GHTS0，是非自發(fā)反應(yīng)。當(dāng)H0，S0時，GHTS0，一定是自發(fā)反應(yīng)。當(dāng)H0，S0時，不能判斷GHTS的正負(fù)。5(2016泉州高二檢測)在如圖所示圖1中A、B兩容器里，分別收集著兩種互不作用的氣體。若將中間活

18、塞打開，兩種氣體分子立即都分布在兩個容器中(見圖2)。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。關(guān)于此過程的下列說法中不正確的是()A此過程為混亂程度小的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)可逆的解析：選D。由題意知H0、S0，由HTS知該過程的逆過程不能自發(fā)進行，所以D錯。6(2016南京高二檢測)某化學(xué)反應(yīng)其H122 kJmol1，S231 Jmol1K1，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A。GHTS122 kJmol1T231103 kJmol1K10，則T取任意溫度反應(yīng)都能自發(fā)進行。7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)=