1、第一课时 化学反应的方向明课程标准扣核心素养1.知道化学反应是有方向的。2.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。变化观念与平衡思想：能运用焓变和熵变分析影响化学反应方向的因素，初步学会用焓变和熵变研究化学反应进行的方向。证据推理与模型认知：能从定性与定量结合上收集证据，能通过定性分析和定量计算推出合理的结论，推断化学反应进行的方向。 将白色CuSO4粉末溶于水得到蓝色的CuSO4溶液，然后插入锌片，有何现象？提示：锌片表面逐渐析出红色固体。问题探讨1上述实验中存在哪些自发过程、自发反应？提示：CuSO4固体的溶解是自发过程，锌片与CuSO4溶液的反应既是自发过程，又是自发反应。2若将铜片
2、置于ZnSO4溶液中，会发生反应吗？如何让反应发生？提示：不反应。若让反应发生可设计成电解池，Cu作阳极，石墨作阴极，ZnSO4溶液作离子导体，然后通电能让上述反应得以发生。3你是如何理解自发过程与自发反应的？提示：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程为自发过程，在一定条件下可以自发进行的化学反应为自发反应，自发过程可能是物理过程，不一定是自发反应，但自发反应一定是自发过程。1自发过程与自发反应自发过程自发反应含义在一定条件下，不需要借助外力就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，即某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向
3、在该条件下肯定是不能自发进行的举例高山流水，自由落体运动钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功，如水力发电(2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池(3)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O22自发过程的特点(1)体系趋向于从高能状态转变为低能状态。(2)体系趋向于从有序体系转变为无序体系。名师点拨(1)一定条件下，如果一个过程是自发的，则其逆过程在相同条件下就是非自发的。(2)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。1在图中的A、B两个容器里，分别收集着两种不同的理想气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都充满了两个容器(如图
4、)。下列关于此过程的说法不正确的是()A此过程是体系从无序程度小向无序程度大变化的过程，即熵增大的过程B此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出C此过程从有序到无序，无序程度增大D此过程是自发可逆的解析：选D由题意可知，此过程为不伴随能量变化的自发过程，是体系无序程度增大的过程。自发过程是不可逆的。2下列说法中正确的是()A能自发进行的反应一定能迅速发生反应B非自发进行的反应一定不可能发生反应C能自发进行的反应实际可能没有发生反应D常温下，2H2O2H2O2，即常温下水的分解反应是自发反应解析：选C自发反应为在温度、压强一定的条件下，化学反应自动发生的趋势，即反应发生的可能性，它并不能说明在
5、该条件下一个可能自发进行的化学反应能否实际发生，因为化学反应能否实际发生还涉及到反应速率问题，所以A不正确；非自发不含有“不可能”之意，例如，水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，水会电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他功，所以B不正确；水在常温常压下电解才发生分解，即环境对它做功才能使它发生，所以是非自发反应，所以D不正确。 汽车尾气中的污染物是NO和CO，它们是现代城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气的设想。2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H746.8 kJmol1，S197.5 Jmol1K1，请判断该设想是否可行，
6、并说明理论依据。问题探讨1你对S、S是如何理解的？提示：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。反应前后熵值的变化称为反应的熵变(S)。若发生变化后体系的混乱度增大，则该过程的S0；反之，S0)或熵减小(S0)来判断化学反应能否自发进行。3反应焓变与反应方向之间的关系是什么？提示：大多数自发进行的反应是放热反应，有些吸热反应也能自发进行，所以反应焓变是与反应能否自发进行有关的因素之一。4如何判断一个反应能否自发进行？提示：利用综合判据，若HTS0，反应正向不能自发进行。5请利用综合判据分析上述反应在298 K、100 kPa下能否自发进行？提示：HTS746.8 kJmol1298 K
7、(197.5103)kJmol1K1687.9 kJmol10的反应，该反应能自发进行。2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H109.8 kJmol1(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1以上两个反应能自发进行。(3)结论多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有些吸热反应也能自发进行，因此，焓变是反应进行方向的有关因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。2熵变与反应方向(1)自发过程进行的方向与“混乱度”有关如右图所示，两个广口瓶中分别盛有氯气和氢气，开始时中间用玻璃片隔开，当抽掉玻璃片后，可以观察到盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变浅，而盛
8、放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色，最后两瓶中的颜色相同。不需要外界的任何作用，气体通过分子的扩散自发地混合均匀。显然，上述过程是自发地从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向进行。(2)熵熵是衡量体系混乱度大小的物理量，符号为S，熵值越大，体系的混乱度越大。影响熵(S)大小的因素a同一物质的熵在不同状态下熵值不同：S(g)S(l)S(s)。b熵值与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。(3)熵变概念：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为S。熵变规律a物质由固态液态气态的过程为熵增的过程，S0；反之为熵减的过程，S0；气体物质的量减小的反应是熵减小的反应，S0。3化学反应进行方
9、向的综合判断方法(拓展)(1)化学反应进行方向的判断焓变(H)和熵变(S)都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据。要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。体系的自由能变化(G，kJmol1)不仅与H、S有关，还与温度T有关，其表达式为GHTS，G是恒温、恒压下判断化学反应自发性的判据，其规律是(2)H、S与反应的自发性类型HS反应的自发性10G0，反应一定自发进行200G0，反应一定不能自发进行3000反应能否自发进行与温度有关，一般高温时以熵变影响为主，故较高温度时能自发进行1下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163
10、kJmol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s) H127 kJmol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g) H91 kJmol1DH2O2(l)=O2(g)H2O(l) H98 kJmol1解析：选D反应自发进行的前提条件是反应的HTS0，S0，即任何温度下，反应都不能自发进行；B项，H0，S0，在较低温度下，HTS0，S0，若使反应自发进行，即HTS0，必须升高温度，即反应只有在较高温度下才能自发进行；D项，H0，在任何温度下，HTS0，即在任何温度下反应均能自发进行。2下列说法正确的是()A反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0BH0、S0的反
11、应在高温条件下能自发进行C反应CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)的S0D同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同解析：选A反应物中有气体，生成物中没有气体，则S0，若要使反应自发进行，需满足HTS0，则H必须小于0，A项正确；根据HTS0时，反应能自发进行，则H0、S0，C项错误；同一物质不同状态的熵值：气体液体固体，D项错误。3汽车尾气(含烃类、CO、NO、SO2等)是城市主要污染源之一，可以采用在汽车排气管上装催化转化器，使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体的方法进行治理，其反应原理是2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)。在298 K、101 kPa下，该反应
12、的H113 kJmol1，S145 Jmol1K1。下列说法错误的是()A该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量B该反应在常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件C该反应在常温下能自发进行，高温和催化剂条件能加快反应的速率D汽车尾气中的NO、CO会与血红蛋白结合而使人中毒解析：选B此反应是放热反应，A项正确；常温下，HTS0，S0的是()ACaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)BNH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)C4Fe(OH)2(s)O2(g)2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)D2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)解析：选ACaCO3(s)=CaO(s)CO2(g
13、)是吸热反应，气体体积增大，故A正确；NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)是放热反应，气体体积减小，故B错误；4Fe(OH)2(s)O2(g)2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)是放热反应，气体体积减小，故C错误；2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)，H0，故D错误。2下列关于自发过程的叙述中，正确的是()A只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程C同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程解析：选C在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也需要特定的
14、条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，故C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。3.金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂：SnO2(s)2C(s)=Sn(s)2CO(g)，反应过程中能量的变化如图所示。下列有关该反应的H、S的说法中正确的是()AH0，S0，S0CH0 DH0，S0解析：选DSnO2(s)2C(s)=Sn(s)2CO(g)，该反应中生成物气体化学计量数大，混乱度大，所以是熵增加的反应，故S0；从图中可知，反应物能量低，生成物能量高，该反应是吸热反应，故H0。4下列对化学反应方向的说法，正确的是()A同一物质的固、液、气三种状态的熵值递
15、减B常温下反应2Na2SO3O2(g)=2Na2SO4(s)能自发进行，则H0，S0，不论在何种条件下都不可能自发进行D因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的依据解析：选B同一物质的固、液、气三种状态的熵值递增，故A错误；反应的S0，由GHTS0，反应在常温下可自发进行可知，H0，故B正确；能自发进行，应满足HTS0，S0，则在高温下能自发进行，故C错误；在温度、压强一定的条件下，焓变和熵变共同决定一个化学反应的方向，若HTS0，则不能自发进行，故D错误。5下列内容与结论相对应的是()选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)S0B硝酸铵溶于水可自发进行因为该反应的S0C一个反应的H0，S 0反应一定不能自发进行DH2(g)F2(g)=2HF(g)的H271 kJmol1，S8 Jmol1K1反应在任意温度下都不能自发进行解析：选B物质由气态变为液态，混乱度减小，即S0，反应可自发进行，B项符合题意；H0，S0，根据复合判据可知，高温时HTS0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由H0知，HTS0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。