新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1學(xué)案：2.2.1 化學(xué)反應(yīng)的方向

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向與限度第一課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向課程標(biāo)準(zhǔn)要求1.能認(rèn)識(shí)物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)和變化的，知道化學(xué)變化需要一定的條件，知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的。2.知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)，學(xué)會(huì)應(yīng)用焓判據(jù)和熵判據(jù)分析化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。一、自發(fā)反應(yīng)1.自發(fā)過程(1)自然界中有一些過程是自發(fā)進(jìn)行的，而且是有方向性的。(2)自發(fā)過程的特點(diǎn)①體系趨向于從能量較高狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰枯^低狀態(tài)(體系對(duì)外部做功或者釋放熱量)。②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。2.自發(fā)反應(yīng)(1)概念：在一定條件下能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱之為自發(fā)反應(yīng)。(2)特點(diǎn)：具有方向性，即許多化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行，而其逆反應(yīng)無法自動(dòng)進(jìn)行?！疚⒆詼y】1.判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)在一定條件下，不用借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程是自發(fā)過程。()(2)自發(fā)反應(yīng)不需任何條件就能發(fā)生。()(3)室溫下冰變成水屬于自發(fā)過程。()(4)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)速率一定很大。()答案(1)√(2)×(3)√(4)×二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷依據(jù)1.反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向(1)放熱反應(yīng)：大多數(shù)都能自發(fā)進(jìn)行。(2)吸熱反應(yīng)：有些也能自發(fā)進(jìn)行。(3)結(jié)論：判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，不能直接用放熱(ΔH＜0)或吸熱(ΔH＞0)作為判斷依據(jù)。2.反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向(1)熵①定義：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量，其符號(hào)為S。②特點(diǎn)：混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大。③影響因素a.同一物質(zhì)：S(高溫)>S(低溫)；S(g)>S(l)>S(s)。b.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。c.S(混合物)>S(純凈物)。(2)熵變①定義：反應(yīng)前后體系熵值的變化，記為ΔS。②熵增或熵減的判斷a.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，是熵增大的過程。b.氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是ΔS>0，是熵增大的反應(yīng)。氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是ΔS<0，是熵減小的反應(yīng)。(3)熵變與反應(yīng)方向①熵增大有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。②某些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。③不能直接用熵增大(ΔS＞0)或熵減小(ΔS＜0)來判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。【微自測】2.判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)放熱反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。()(2)同種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值不同，氣態(tài)時(shí)最大。()(3)熵增大的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。()(4)自發(fā)反應(yīng)在任何條件下均可發(fā)生。()(5)焓變與熵變均不是決定一個(gè)反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√化學(xué)反應(yīng)方向的判斷依據(jù)1.化學(xué)反應(yīng)方向的判斷(1)焓變(ΔH)和熵變(ΔS)都與反應(yīng)自發(fā)性有關(guān)，但都不能獨(dú)立地作為反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)。要判斷反應(yīng)的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。(2)判斷反應(yīng)方向的依據(jù)不僅與ΔH、ΔS有關(guān)，還與溫度有關(guān)，其表達(dá)式為ΔH－TΔS。2.溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響當(dāng)焓變和熵變的作用相反且相差不大時(shí)，溫度有可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性的作用，溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系如圖所示：1.下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的是()A.N2H4(l)＋eq\f(1,2)N2O4(l)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－546.45kJ·mol－1B.Mg2Ni(s)＋2H2(g)=Mg2NiH4(s)ΔH＝－64.4kJ·mol－1C.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4kJ·mol－1D.2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g)ΔH＝＋163kJ·mol－1答案A解析當(dāng)ΔH－TΔS<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。N2H4(l)＋eq\f(1,2)N2O4(l)=eq\f(3,2)N2(g)＋2H2O(l)是熵增且放熱的反應(yīng)，在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行，A項(xiàng)正確；Mg2Ni(s)＋2H2(g)=Mg2NiH4(s)是熵減且放熱的反應(yīng)，在低溫下可自發(fā)進(jìn)行，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)是熵增且吸熱的反應(yīng)，在高溫下可自發(fā)進(jìn)行，C項(xiàng)錯(cuò)誤；2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g)是熵減且吸熱的反應(yīng)，在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.已知S的單位是J·mol－1·K－1下列反應(yīng)中，一定不能自發(fā)進(jìn)行的是()A.2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03kJ·mol－1ΔS＝1110J·mol－1·K－1B.2CO(g)=2C(s，石墨)＋O2(g)ΔH＝110.5kJ·mol－1ΔS＝－89.36J·mol－1·K－1C.4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ·mol－1ΔS＝－280.1J·mol－1·K－1D.NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝37.301kJ·mol－1ΔS＝184.05J·mol－1·K－1答案B解析A項(xiàng)為放熱的熵增大反應(yīng)，在任何溫度下都有ΔH－TΔS<0，因此該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)為吸熱的熵減小反應(yīng)，在任何溫度下都有ΔH－TΔS>0，故該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)為放熱的熵減小反應(yīng)，在低溫時(shí)可能有ΔH－TΔS<0，因此該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，在高溫時(shí)可能有ΔH－TΔS<0，因此該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行，D項(xiàng)錯(cuò)誤。1.下列關(guān)于自發(fā)反應(yīng)的敘述中，正確的是()A.自發(fā)反應(yīng)的逆過程在相同條件下也必定是自發(fā)的B.鐵在潮濕的空氣中生銹屬于非自發(fā)反應(yīng)C.自動(dòng)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應(yīng)，而自發(fā)反應(yīng)一定是自動(dòng)過程D.自發(fā)反應(yīng)與外界條件無關(guān)答案C2.下列說法中正確的是()A.在常溫下，放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行B.反應(yīng)NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)向混亂度增大的方向轉(zhuǎn)變的傾向C.焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，所以焓變和熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(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(jìn)行的方向答案B解析一個(gè)反應(yīng)是否自發(fā)，由焓變和熵變與溫度共同決定，與催化劑無關(guān)，A、C、D錯(cuò)誤。3.某反應(yīng)2AB(g)C(g)＋3D(g)在高溫時(shí)能正向自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫時(shí)能正向自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的正反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為()A.ΔH＜0、ΔS＞0 B.ΔH＜0、ΔS＜0C.ΔH＞0、ΔS＞0 D.ΔH＞0、ΔS＜0答案C4.下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是()A.CO(g)=C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)B.2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)D.MgCO3(s)=MgO(s)＋CO2(g)答案A解析A、B、C、D的ΔH>0，B、C、D反應(yīng)的ΔS>0。ΔH－TΔS<0時(shí)，反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行。A的ΔS<0，所以在高溫時(shí)該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。5.正確判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向?qū)τ谏a(chǎn)實(shí)踐具有重要的意義?；卮鹣铝袉栴}：(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(yīng)：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)，該反應(yīng)的ΔH________(填“>”、“<”或“＝”，下同)0，ΔS________0，在低溫下，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。(2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣