化學(xué)反應(yīng)的方向高二上學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修1

第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向第2章1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的。2.了解反應(yīng)焓變、熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響。3.能利用反應(yīng)焓變、熵變綜合判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向(重、難點)。學(xué)習(xí)目標(biāo)自發(fā)反應(yīng)反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向一我們生活中越來越多的汽車帶來大氣污染，有人設(shè)想讓CO與NO反應(yīng)產(chǎn)生兩種無毒的氣體，其中一種是空氣的主要成分之一，寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CO+2NO===2CO2+N2自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，那么是否所有的化學(xué)反應(yīng)都能夠自發(fā)進(jìn)行呢？聯(lián)想·質(zhì)疑1.自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在給定的條件下，無需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。鋼鐵生銹面包發(fā)霉(2)非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。電解水煅燒碳酸鈣

多數(shù)放熱反應(yīng)(ΔH<0)能自發(fā)進(jìn)行，有些吸熱反應(yīng)(ΔH>0)也能自發(fā)進(jìn)行(2)CaCO3在室溫下不能自發(fā)分解，但在高溫下能自發(fā)分解，分解熱化學(xué)方程式如下：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ·mol－1ΔH(1200K)＝＋176.5kJ·mol－1由此可得出的結(jié)論：______________________________________________________________________________________________。

有些焓變不大的吸熱反應(yīng)(ΔH>0)，在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的，有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，只用放熱或者吸熱(ΔH)判斷反應(yīng)是否自發(fā)是不全面的。思考交流1.為什么日常生活中常用的鐵器會生銹，而鐵銹不會變成鐵？試從反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的角度分析。提示鐵生銹是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，而鐵銹變成鐵是不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。思考交流(1)自發(fā)反應(yīng)不需要任何條件就能發(fā)生嗎？提示自發(fā)反應(yīng)也需要一定條件引發(fā)反應(yīng)，一旦反應(yīng)后即可自發(fā)進(jìn)行。(2)非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？提示非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下能發(fā)生。思考交流3.自發(fā)反應(yīng)一定很容易發(fā)生嗎？提示不一定。自發(fā)反應(yīng)是指在一定條件下無需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)就能自動進(jìn)行的反應(yīng)，但并不等于反應(yīng)很容易發(fā)生。思考交流4.實驗證明，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。下列對此說法理解正確的是A.所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的B.所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的C.焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一個重要因素D.焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一判據(jù)√自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不都是放熱反應(yīng)不都是，例如鋁熱反應(yīng)對自發(fā)反應(yīng)中“一定條件”的理解(1)包括能加快化學(xué)反應(yīng)速率的條件，如“攪拌、研磨”等。(2)包括反應(yīng)開始時需要、開始后就不再需要的條件，如“點燃、光照、加熱、高溫”等。反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向二火柴散落有趨向于最大混亂度的傾向有序無序冰塊融化品紅在水中擴散思考：用什么物理量來描述體系的無序程度？聯(lián)想·質(zhì)疑1.熵、熵變的概念SΔS定義符號度量體系無序程度的物理量反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物的總熵之差常用單位符號熵熵變定義J·mol-1·K-12.影響熵值大小的因素(2)同一物質(zhì)的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，在同一條件下，不同物質(zhì)的熵不同。(1)純物質(zhì)熵值的大小與物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)以及溫度、壓強等因素有關(guān)。(3)相同條件下的不同物質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，熵值越大。69.9J·mol-1·K-147.9J·mol-1·K-1188.7J·mol-1·K-1冰水水蒸氣3.熵變正負(fù)判斷依據(jù)(1)物質(zhì)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，是熵增加的過程。(2)氣體體積增大的反應(yīng)，通常ΔS>0，是熵增加的反應(yīng)。(3)氣體體積減小的反應(yīng)，通常ΔS<0，是熵減小的反應(yīng)。ΔS=S(產(chǎn)物)－S(反應(yīng)物)ΔS>0，熵增反應(yīng)ΔS<0，熵減反應(yīng)4.反應(yīng)熵變與化學(xué)反應(yīng)方向自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)大多是熵增加的反應(yīng)，有些熵減小的化學(xué)反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。不能只根據(jù)熵增或熵減來判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。熵增加的反應(yīng)，在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行熵增加的反應(yīng)，在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行熵減少的反應(yīng)，在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行思考交流1.下列對熵變的判斷不正確的是A.少量的食鹽溶于水中：ΔS>0B.碳和氧氣反應(yīng)生成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>0√2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，氣體的n增大，為熵增加的反應(yīng)體系混亂度減小，ΔS＜0CaCO3(s)的分解產(chǎn)生了氣體，ΔS>0食鹽溶于水是典型的熵增加過程思考交流2.(1)反應(yīng)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS___(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常溫下___(填“能”或“不能”，下同)自發(fā)進(jìn)行。(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)該反應(yīng)的ΔS____0，常溫下____自發(fā)進(jìn)行。(3)自發(fā)反應(yīng)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS____0。(4)二氧化碳通入澄清石灰水的反應(yīng)Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)____自發(fā)進(jìn)行，其ΔS____0。>能>能<能<用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向1.自發(fā)反應(yīng)的方向與焓變和熵變有關(guān)，但焓變和熵變又都不能單獨作為判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的依據(jù)。要判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。ΔG＝ΔH－TΔSΔG：反應(yīng)的吉布斯自由能變2.在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向可以用反應(yīng)的焓變和熵變來綜合判斷，判據(jù)為ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG為反應(yīng)的吉布斯自由能變)。ΔG＝ΔH－TΔS>0，反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行。ΔG＝ΔH－TΔS<0，反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行；ΔG＝ΔH－TΔS＝0，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；提醒

ΔH－TΔS＜0，只能說明反應(yīng)有發(fā)生的可能性，但它并不能說明在該條件下可能正向自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)能否實際發(fā)生，這是因為反應(yīng)能否實際發(fā)生還涉及反應(yīng)速率問題。思考交流1.正誤判斷(1)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(jìn)行的方向(2)自由能變化ΔG＜0的化學(xué)反應(yīng)一定能迅速發(fā)生(3)由焓判據(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程(4)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行(5)反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可正向自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＜0××√√√思考交流2.查閱資料可知2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。試著分析該反應(yīng)室溫(298K)下能否自發(fā)進(jìn)行？提示該反應(yīng)室溫時，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9kJ·mol－1<0，能自發(fā)進(jìn)行。思考交流3.反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，思考回答下列問題：化學(xué)反應(yīng)ΔH/(kJ·mol－1)ΔS/(J·mol－1·K－1)①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷：在任何溫度下都能正向自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是___(填序號，下同)，在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是___。①②思考交流3.反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，思考回答下列問題：化學(xué)反應(yīng)ΔH/(kJ·mol－1)ΔS/(J·mol－1·K－1)①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6(2)利用綜合判據(jù)，計算反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行的溫度范圍。答案ΔH－TΔS<0，則－176kJ·mol－1＋0.285kJ·mol－1·K－1×T<0，T<617.5K≈344.5℃，即低于344.5℃時反應(yīng)③能正向自發(fā)進(jìn)行。思考交流3.反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，思考回答下列問題：化學(xué)反應(yīng)ΔH/(kJ·mol－1)ΔS/(J·mol－1·K－1)①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6(3)利用綜合判據(jù)，計算CaCO3分解的溫度條件。答案CaCO3分解的條件是ΔH－TΔS<0，代入數(shù)據(jù)，＋178.2kJ·mol－1－0.1696kJ·mol－1·K－1×T＜0，解得T＞1051K≈778℃