高中化學(xué)專題2第二單元第1課時化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)W案蘇教版選修4

第1課時化學(xué)反應(yīng)的方向

［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］知道自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的主要特點，知道焙判據(jù)、燧判據(jù)的含義，會用

焰變和燧變判斷反應(yīng)進行的方向。

知識?回顧區(qū)溫故追本溯源推陳方可知新

1.根據(jù)是否有外力作用，過程可分為自發(fā)過程和非自發(fā)過程。自發(fā)過程是在一定條件下，

不借助外力而自發(fā)進行的過程?；卮鹣铝袉栴}：

(1)下列現(xiàn)象的發(fā)生，你認為是自發(fā)過程的是()

A.水由高處往低處流B.氣溫升高冰雪融化

C.室溫下，水自動結(jié)成冰D.生銹的鐵變光亮

答案AB

(2)自發(fā)過程具有的特點

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)(體系對外部做功或者暨放熱量)o

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.有下列化學(xué)反應(yīng)：①白磷自燃、②氯化氫分解、③煤燃燒、④鈉與水反應(yīng)、⑤酸堿中和

反應(yīng)，其中屬于能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)(簡稱自發(fā)反應(yīng))的是傻⑤，屬于放熱反應(yīng)的是

①③④⑤。

3.自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)

自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)

在一定條件下，不借助外力而在一定溫度和壓強下，無需外界幫助

含義

自發(fā)進行的過程就能自動進行的反應(yīng)

具有方向性,即反應(yīng)的某個方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向

特征

在該條件下是肯定不能自發(fā)進行的

舉例高山流水，自由落體運動鋼鐵生銹

(1)可被用來完成有用功。如山燃燒可設(shè)計成原電池

應(yīng)用

(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為壓和

學(xué)習(xí),探究區(qū)基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究

探究點一化學(xué)反應(yīng)的方向與熔變的關(guān)系

1.根據(jù)下圖，回答有關(guān)問題。

反應(yīng)過程

圖1

⑴圖1表示的反應(yīng)釋放能量,為放熱反應(yīng),體系能量由高到低，趨向穩(wěn)定，該過程一般能

自發(fā)進行。

(2)圖2表示的反應(yīng)吸收能量,為吸熱反應(yīng),體系能量由低到高，趨向不穩(wěn)定,根據(jù)自發(fā)過

程的特點，該反應(yīng)一般不能自發(fā)進行。

2.分析下列反應(yīng)進行的方向與△〃之間的關(guān)系:

(l)NaOH(aq)+HC1(aq)=NaCl(aq)+H2O(1),酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A握0,常溫下能

自發(fā)進行。

(2)2Na(s)+2H20(1)=2NaOH(aq)+H2(g),該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△握0,常溫下能自發(fā)進行。

(3)NH4HC03(S)+CH3C00H(aq)=C02(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(1)A皮0,該反應(yīng)在常溫下能

自發(fā)進行。

(4)CaC03(s)=Ca0(s)+C02(g)NH>0,該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進行,但在較高溫度下能

自發(fā)進行。

［歸納總結(jié)］

自發(fā)反應(yīng)與焰變的關(guān)系

多數(shù)自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有很多吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行，因此，反應(yīng)焰變是

與反應(yīng)進行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。

［活學(xué)活用］

1.下列關(guān)于焰變與反應(yīng)方向的敘述中正確的是()

A.化學(xué)反應(yīng)的焰變與其反應(yīng)的方向無關(guān)

B.化學(xué)反應(yīng)的焰變直接決定了反應(yīng)的方向

C.反應(yīng)熔變?yōu)檎禃r不利于反應(yīng)自發(fā)進行

D.焰變?yōu)樨撝档姆磻?yīng)都能自發(fā)進行

答案C

解析可逆反應(yīng)的兩個反應(yīng)其焰變的數(shù)值相等，但是符號(變化趨勢)相反，故A項錯誤；熠

變對反應(yīng)方向有直接影響，但不能決定反應(yīng)進行的方向，B項錯誤；焰變?yōu)樨撝档姆磻?yīng)多數(shù)

能自發(fā)進行，但有的也不是自發(fā)反應(yīng)，D項錯誤；焰變?yōu)檎担諢崃?，體系能量升高，

不利于反應(yīng)自發(fā)進行，C項正確。

2.實驗證明，多數(shù)能自發(fā)進行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對此說法的理解的敘述中，正確的是

A.所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進行的

B.所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的

C.婚變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素

D.婚變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的判據(jù)

答案C

解析多數(shù)能自發(fā)進行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，并不是所有自發(fā)進行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，既

然說“多數(shù)”，必定存在特例，所以只能說“焰變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因

素，但不是唯一因素”。

探究點二化學(xué)反應(yīng)的方向與儲變的關(guān)系

1.燧的概念

自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，體系的混亂度增大。體系的混亂度常用火商來描述,

燧的概念是衡量一個體系混亂度的物理量，其符號為S。燧值越大，體系的混亂度越大。

2.影響燧大小的因素

(1)同一條件下，不同的物質(zhì)嫡值丕圓。

(2)同一物質(zhì)的燧與其聚集狀態(tài)及外界條件有關(guān)，如對同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時焙值大小為

S(g)>S(1)>S(s)o

3.嫡判據(jù)

在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的燧增大,這個原理叫做贈增原理。在用夕變

來判斷過程的方向時，就稱為燧判據(jù)。

(1)當(dāng)A90時，反應(yīng)為燧增反應(yīng),在一定條件下能自發(fā)進行。

(2)當(dāng)AS〈O時，反應(yīng)為燧減反應(yīng),在一定條件下不能自發(fā)進行。

［歸納總結(jié)］

(1)反應(yīng)燧變是與反應(yīng)進行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因

-1-1

素。如：2A1(s)+Fe2O3(s)=A12O3(s)+2Fe(s)A5=-39.35J-mol-K,上述反應(yīng)為

嫡減少的反應(yīng)，但在一定條件下，該反應(yīng)也能自發(fā)進行。說明“嫡判據(jù)”也具有一定的局限

性。

(2)從能量角度(即焰變)看，化學(xué)反應(yīng)趨向于最低能量狀態(tài)的傾向，而從焙變角度看，化學(xué)

反應(yīng)呈現(xiàn)最大混亂度的傾向，在實際的化學(xué)變化中，△〃與AS傾向有時會出現(xiàn)矛盾，因此，

在分析一個具體化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的方向時，不能孤立地使用焰判據(jù)或贈判據(jù)來分析，否則，

可能會得出錯誤的結(jié)論。

［活學(xué)活用］

3.汽車尾氣(含燒類、CO、NO與SO?等)是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車

排氣管上裝催化轉(zhuǎn)化器，它使NO與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應(yīng)原

理是2N0(g)+2C0(g)=Nz(g)+2C0?(g)。由此可知，下列說法中正確的是()

A.該反應(yīng)是燧增大的反應(yīng)

B.該反應(yīng)不能自發(fā)進行，因此需要合適的催化劑

C.該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進行，高溫和催化劑條件只是加快反應(yīng)的速率

D.該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進行，因為正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

答案C

解析只使用催化劑便可使尾氣發(fā)生轉(zhuǎn)化，故此反應(yīng)能自發(fā)進行；因反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減

小的反應(yīng)，故嫡減??；因嫡減小不利于反應(yīng)自發(fā)，故自發(fā)進行的原因是反應(yīng)放熱。

4.下列對燧變的判斷中不正確的是()

A.少量的食鹽溶解于水中：A5>0

B.純碳和氧氣反應(yīng)生成CO(g)：AS>0

C.氣態(tài)水變成液態(tài)水：AS>0

D.CaC03(s)受熱分解為CaO(s)和C02(g)：A5>0

答案C

解析食鹽溶于水是典型的嫡增加過程；2c(s)+Oz(g)=2CO(g),氣體的物質(zhì)的量增大，

為嫡增大的反應(yīng)；氣態(tài)水變成液態(tài)水是體系混亂度減小的過程，為嫡減小的過程；CaCO3(s)

的分解產(chǎn)生了氣體，為嫡增大的反應(yīng)。

自我?檢測區(qū)檢測學(xué)習(xí)效果體驗成功快樂

1.碳鏤(NH,HCOJ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.碳鏤分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的燧增大

B.碳鏤分解是因為外界給予了能量

C.碳鏤分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)熔判據(jù)，不能自發(fā)分解

D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解

答案A

解析本題考查化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(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)的燧不一定增大，可能減小，也可能不變。過程的自發(fā)性只能用于

判斷過程的方向，是否能實現(xiàn)還要看具體的條件。故選A。

2.己知石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為

①C(石墨，s)+02(g)=CC)2(g)

A〃=-393.5kJ,mol-1

②C(金剛石，s)+02(g)=C02(g)

△〃=—395.4kJ,mol-1

關(guān)于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是()

A.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)的過程

B.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)的過程

C.石墨比金剛石能量高

D.金剛石比石墨穩(wěn)定

答案B

解析由①一②得C(石墨，s)=C(金剛石，s)A〃=1.9kJ5?！?，根據(jù)焙判據(jù)，則說

明金剛石變成石墨是自發(fā)的，B正確；△少0,說明石墨變成金剛石需吸收能量，則說明金

剛石比石墨能量高，不穩(wěn)定。

3.判斷下列反應(yīng)的燧值的變化，在每小題后面的橫線上填上“增大”、“減小”或“無明

顯變化”。

占燃

(1)2H2(g)+02(g)=2H=0(1)o

占燃

(2)H2(g)+CL(g)=2HC1(g)o

(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(S)+NH3(g)。

、，、、占燃，、

(4)Cu(s)+Cl2(g)==CuC12(s)o

答案(1)減小(2)無明顯變化(3)增大(4)減小

解析對同一種物質(zhì)，由于S(g)>S(l)>S(s),故氣體一液體f固體是嫡減小的變化，反之

是燧增大的變化。

4.已知下列熱化學(xué)方程式

①Ag+(aq)+C1-(aq)=AgCl(s)

A〃=-51.1kJ,mol-1

1

@2Mg(s)+O2(g)=2Mg0(s)△〃=—1203.2kJ?moF

③K(s)+H2O(1)=K+(aq)+0IT(aq)+1H=(g)

△〃=-196.6kJ,mol-1

⑴根據(jù)所學(xué)知識和生活經(jīng)驗，分析判斷在常溫下是否能自發(fā)進行，這些反應(yīng)過程的焰變和

燧變是否有利于反應(yīng)自發(fā)進行？將其答案填入下表：

M方向性熠變一變

①AgNOs溶液與NaCl溶液反應(yīng)

②鎂條置于空氣中被氧化

③鉀與水反應(yīng)

(2)由上表可知，要正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進行的依據(jù)是o

答案(1)①自發(fā)進行△〃<(),有利自發(fā)AS<0,不利自發(fā)②自發(fā)進行A〃<0,有

利自發(fā)AS<0,不利自發(fā)③自發(fā)進行XHVO,有利自發(fā)A5>0,有利自發(fā)

(2)綜合考慮反應(yīng)的熔變與嫡變

40分鐘課時作業(yè)

［基礎(chǔ)過關(guān)］

一、自發(fā)過程的判斷

1.下列過程是非自發(fā)的是()

A.水由高處向低處流B.天然氣的燃燒

C.鐵在潮濕的空氣中生銹D.室溫下液態(tài)水結(jié)成冰

答案D

解析本題考查的是自發(fā)過程的判斷。自然界中的水由高處向低處流、天然氣的燃燒、鐵在

潮濕的空氣中生銹、室溫下冰的融化都是自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的，故正確答案為D。

2.知道了某過程有自發(fā)性之后，貝M)

A.可判斷出過程的方向

B.可確定過程是否一定會發(fā)生

C.可預(yù)測過程發(fā)生完成的快慢

D.可判斷過程的熱效應(yīng)

答案A

解析判斷某反應(yīng)是否自發(fā)，只是判斷反應(yīng)的方向，與是否會發(fā)生、反應(yīng)的快慢、反應(yīng)的熱

效應(yīng)無關(guān)。

二、焰變和嫡變

3.冰融化為水的過程的焰變和燧變正確的是()

A.NH>0,AS<0B.A水0,A5>0

C.NH>0,A5>0D.A樂0,A5<0

答案C

解析冰融化為水是蠟增大的反應(yīng)，該過程吸熱，A^Oo

4.已知反應(yīng)2co(g)=2C(s)+O?(g)的A〃為正值，AS為負值。設(shè)A〃和AS不隨溫度而

變，下列說法中正確的是()

A.低溫下能自發(fā)進行

B.高溫下能自發(fā)進行

C.低溫下不能自發(fā)進行，高溫下能自發(fā)進行

D.任何溫度下都不能自發(fā)進行

答案D

解析因為△力0,ASKO,此反應(yīng)為非自發(fā)進行的反應(yīng)。

5.對下列過程的焙變的判斷不正確的是()

A.溶解少量食鹽于水中：A5>0

B.炭和氧氣反應(yīng)生成CO(g)：AS>0

C.水蒸氣變成液態(tài)水：AS>0

D.CaC03(s)力口熱分解為CaO(s)和C02(g)：A5>0

答案C

解析燧變是依據(jù)混亂度來取值的?；靵y度的大小取決于能夠自由運動的粒子的數(shù)目。因此

A、D均因增大了混亂度而端增大。C項由于氣體變?yōu)橐后w而混亂度減小，故應(yīng)是端減小。B

中由于產(chǎn)生的一氧化碳分子數(shù)大于消耗的氧氣分子數(shù)，所以混亂度應(yīng)該增大(炭是固體，認

為粒子排列有序，混亂度很低)。

三、化學(xué)反應(yīng)方向的判斷

6.下列說法中正確的是()

A.凡是放熱反應(yīng)都是能自發(fā)進行的反應(yīng)，而吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)進行的反應(yīng)

B.自發(fā)反應(yīng)一定是崎增加的反應(yīng)，非自發(fā)反應(yīng)一定是崎減小或不變的反應(yīng)

C.燧增加且放熱的反應(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發(fā)生

答案C

解析一個反應(yīng)是不是自發(fā)的，△〃和AS都對反應(yīng)有影響，不由單方面決定，A、B錯誤；

嫡增加即AS>0,放熱反應(yīng)即△水0,一定是自發(fā)的，C對；非自發(fā)的反應(yīng)，可以通過改變

條件，實現(xiàn)自發(fā)，D錯誤。

7.下列自發(fā)反應(yīng)可用焰判據(jù)來解釋的是()

A.2N205(g)=4N02(g)+O2(g)

A〃=56.7kJ,mol-1

B.(NHi)2co3(s)=NH4HCO3(S)+NH3(g)

A〃=74.9kJ,mol-1

C.2H2(g)+02(g)=2H20(l)

A〃=-572kJ-mol-1

D.CaC03(s)=CaO(s)+CO2(g)

△〃=178.2kJ-mol-1

答案c

解析焰判據(jù)是指△水0的反應(yīng)，一般是自發(fā)的。只有C項符合題意。

51

8.25°C、1.01X10Pa時，反應(yīng)2N205（g）=4N02（g）+02（g）AQ56.7kJ?moF自發(fā)

進行的原因是（）

A.是吸熱反應(yīng)

B.是放熱反應(yīng)

C.是燧減小的反應(yīng)

D.燧增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)

答案D

解析該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焰判據(jù)是不能自發(fā)進行的，說明該反應(yīng)之所以能夠自發(fā)進行

是由于燃增效應(yīng)，并且改商增效應(yīng)大于能量效應(yīng)。

9.己知在等溫等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為

AH-7A5<0反應(yīng)能自發(fā)進行

RH—TkS=0反應(yīng)達到平衡狀態(tài)

A〃一反應(yīng)不能自發(fā)進行

設(shè)反應(yīng)A=D+E△〃一TA5=（—4500+117）J?mol，要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須（）

A.高于409K

B.低于136K

C.高于136K而低于409K

D.低于409K

答案A

解析要防止反應(yīng)發(fā)生需滿足△〃一7As>0的條件，解不等式得7>409,故A正確。

10.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性敘述正確的是（）

A.焰變小于。而嫡變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的

B.熔變和嫡變都小于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的

C.焰變和崎變都大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的

D.焙變小于0而焰變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的

答案A

解析①當(dāng)△心0,時

不能判斷AQ7AS的正負，與7有關(guān)。

②當(dāng)△力0,AS〈0時

A〃一7AS>0,非自發(fā)反應(yīng)。

③當(dāng)△水0,AS>0時

△H—TXS〈0,一定是自發(fā)反應(yīng)。

④當(dāng)△水0,A5K0時

不能判斷△〃的正負，與T有關(guān)。

11.分析下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進行的是()

A.2N2(g)+02(g)=2N20(g)

△〃=163kJ?mol-1

B.Ag(s)+1ci2(g)=AgCl(s)

△〃=—127kJ?mol-1

C.HgO(s)=Hg⑴+1()2(g)

△〃=91kJ,mol-1

D.H2O2(l)=|o2(g)+H2O(l)

AH=-98kJ,mol-1

答案D

解析反應(yīng)自發(fā)進行的前提條件是反應(yīng)的△〃-7As〈0,溫度的變化可能使A〃一TAS的符

號發(fā)生變化。

對于A項，RH>0,AS<0,在任何溫度下，A〃-7A5>0,即任何溫度下，反應(yīng)都不能自發(fā)

進行；對于B項，A慶0,AS<0,在較低溫度下，XH—T&S9,即反應(yīng)溫度不能過高；對

于C項，A皮0,A5>0,若使反應(yīng)自發(fā)進行，即XH—TXSM必須提高溫度，即反應(yīng)只有

在較高溫度時能自發(fā)進行；對于D項，'瓜0,AS>0,在任何溫度下，RH—TXSM即在

任何溫度下反應(yīng)均能自發(fā)進行。

［能力提升］

12.在圖I中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H,兩種氣體分子立即都占有了兩個容器。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。關(guān)于

此過程的下列說法不正確的是()

ABAB

in

理想氣體的自發(fā)混合

A.此過程是從混亂程度小的狀態(tài)向混亂程度大的狀態(tài)變化過程，即燧增大的過程

B.此過程為自發(fā)過程，而且沒有熱量的吸收或放出

C.此過程是自發(fā)可逆的

D.此過程從有序到無序，混亂度增大

答案C

解析氣體擴散過程是燃增加的過程，A、D正確；該過程不伴隨能量變化，B正確；兩種氣

體混合后，不會再自發(fā)地分開，所以逆過程不能自發(fā)進行，C不正確。

13.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)把白錫制造的

器皿放在0°C、101kPa的室內(nèi)存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用()

(已知在0℃、101kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)，焰變和嫡變分別為△〃=—2180.9

J?mol-1,AS=—6.61J,mol-1,K-1)

A.會變B.不會變

C.不能確定D.升高溫度才會變

答案A

解析在等溫等壓條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向著S<0的方向進行，直至平衡狀態(tài)。

在0°C、101kPa條件下，白錫會不會變?yōu)榛义a就轉(zhuǎn)化為求算反應(yīng)白錫一灰錫RH—TNS

的問題。A〃-7AS=-2180.9J?mor1-273KX(-6.61J?mol-1?K_1)=-376.37

J-moF^O,因此在此溫度和壓強下白錫會變?yōu)榛义a。

14.在一定條件下，對于反應(yīng)血(g)+〃cC(g)+d)(g),Ctc%.

物質(zhì)的濃度(C%)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示，下列判斷正確的是-11,0.011xX101=0,PPaa

1.01X106Pa

A.A樂0A5>0

B.AS<0

C.NH>QAS>0

D.△樂0AS〈O

答案A

解析當(dāng)7不變時，壓強越大，C%越低，說明加壓平衡左移，則/+〃〈c+d,所以A5>0；

溫度越高，C%越低，說明升溫，平衡左移，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A樂0。

15.某化學(xué)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(zhì)，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，確與氫氣不能直接化合A"]

③由某元素的單質(zhì)生成等物質(zhì)的量的氫化物的焰變情況如圖所示。