1、,第1课时 化学反应的方向,专题2 第二单元 化学反应的方向和限度,核心素养发展目标 HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO,1.证据推理与模型认知：了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。 2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。,新知导学 启迪思维 探究规律,达标检测 检测评价 达标过关,内容索引 NEIRONGSUOYIN,01,新知导学,1.自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助 就可以 的过程。 (2)特点 能量角度：体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部
2、或者 热量)。 混乱度角度：在密闭条件下，体系有从 自发转变为 的倾向。,一、自发过程和自发反应,外力,自发进行,高能,低能,做功,释放,有序,无序,2.自发反应 (1)定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。 (2)自发反应的特征 具有 ，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 体系趋向于从 状态转变为 状态。 体系趋向于从 体系转变为 体系。,方向性,高能量,低能量,有序,无序,自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一
3、定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。,特别提示,例1 下列不属于自发进行的变化是 A.红墨水加到清水中使整杯水变红 B.冰在室温下融化成水 C.水电解生成氢气和氧气 D.铁器在潮湿的空气中生锈,解析 红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化为水、铁器在潮湿空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D属于自发进行的变化，而水电解生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项不属于自发进行的变化。,例2 知道了某过程有自发性之后，则 A.可判断出过程的方向 B.可确定过程是否一定会发生 C.可预测过程发生完成的快慢 D.可判断过程的热效应,解析 判断某反应是否自发
4、，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。,1.焓判据(能量判据) (1)放热反应过程中体系能量 ，因此具有 进行的倾向，科学家提出用 (能量变化)来判断反应进行的方向，这就是 (能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 有不少吸热的反应也能自发进行。如 NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H0 还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。如 CaCO3(g) CaO(s)CO2(g) H0,二、化学反应进行方向的判据,降低
5、,自发,焓变,焓判据,2.熵判据 (1)熵：用来量度体系 程度的物理量。熵值越大， 程度越大。符号为S。 (2)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵 ，即熵变(符号S)零。 (3)熵判据：体系有自发地向混乱度 (即 )的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。,混乱,混乱,增大,增加,熵增,(4)熵变与化学反应进行方向的关系 许多熵增的反应是自发的，如：,CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2等。 有些熵减的反应也可以自发进行，如： Ca(OH)2(aq)CO2(g)=CaCO3(s)H2O(l)。,3.复合判据 (1)复合判据为体系的自由能变化(符号为G，单位
6、为kJmol1)，综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行方向的判断，GHTS。 (2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向GHTS0的方向进行，直到达平衡状态。 当H0，S0时，G 0，反应 自发进行。 当H0，S0时，G 0，反应 自发进行。 当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使G0，即反应达到平衡状态。,能,不能,归纳总结,(1)焓变和熵变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。 (2)根据HTS0判断的只是反应自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应
7、速率的问题。,例3 下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是 A.放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B.4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H444.3 kJmol1 S 280.1 Jmol1K1在常温常压下能自发进行 C.在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温 度(1 200 K)下则能自发进行 D.放热过程(H0)或熵增加(S0)的过程一定是自发的,解析 放热的自发过程可能熵减小，吸热的自发过程是熵增加的过程，A项正确； 根据GHTS444.3 kJmol1298 K(280.1103 k
8、Jmol1K1) 360.83 kJmol10，此时焓变对反应的方向起决定性作用，常温常压下能自发进行，B项正确； 碳酸钙分解反应的H0且S0，同样根据GHTS0可知在高温下可自发进行，C项正确； 焓减小或熵增的过程不一定都是自发进行的，有的反应需在外力作用下才能进行，D项错误。,例4 已知吸热反应：2CO(g)=2C(s)O2(g) ，设H和S不随温度而变，下列说法中正确的是 A.低温下能自发进行 B.高温下能自发进行 C.任何温度下都能自发进行 D.任何温度下都不能自发进行,解析 已知反应：2CO(g)=2C(s)O2(g)的H0，S0，所以HTS0，在任何温度下反应都是不能自发进行的，A
9、、B、C错误，D正确。,例5 回答下列问题： (1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)O2(g)，该反应的H (填“”“”“”或“”)0。,不能,解析 因为S0，且GHTS0，故H0。,(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)的H0，S0，则： 该反应常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。,不能,解析 常温下石灰石不分解。,据本题反应数据分析，温度 (填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。,解析 该反应的H0，S0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。,能
10、,(4)已知：CaSO4(s)CO(g) CaO(s)SO2(g)CO2(g) H218 kJmol1，该反应能够自发进行的反应条件是 。,高温,解析 自发反应的条件是HTS0，故T ，即T值较大，该反应应在高温下进行。,(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的S (填“”或“”)0。,解析 吸热反应能自发进行，即H0，HTS0，故S0。,(1)对反应进行方向判断的讨论,(2)温度对反应进行的方向的影响 根据复合判据HTS可知，反应熵变S对化学反应方向的影响是与温度相关联的，因此温度也可以影响反应进行的方向。严格来讲，温度对反应的焓变与熵变都有影响，但是在焓变与熵变随温度变化不大的范围内，可以认
11、为它们是定值。温度与反应进行方向的关系如图所示：,学习小结,XUEXIXIAOJIE,02,达标检测,1.下列关于焓变和熵变的说法正确的是 A.化学反应的焓变与反应的方向有关，化学反应的熵变与反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向，化学反应的熵变不能决定化 学反应的方向 C.焓变为负的反应都能自发进行，熵变为正的反应也都能自发进行 D.化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 一个反应的HTS0则是自发的，可看出H和S都对反应有影响，不只是由单方面决定。,2.(2018青岛二中期中)下列说法正确的是 A.凡是放热反应
12、都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B.自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 C.常温下，反应C(s)CO2(g) 2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0 D.反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误； 自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；,根据反应C(s)CO2(g) 2CO(g)不能自发进行可知，该反应的HTS0，又知该反应S0，则该反应的H0，C项正确；,1
13、,2,3,4,5,6,7,8,反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则HTS0，因S0，则H0，D项错误。,3.下列过程的方向能用焓判据判断的是 A.湿的衣服经过晾晒变干 B.硝酸铵溶于水 C.水蒸气凝结成水 D.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H0,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 湿衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变为水蒸气的过程，不能用焓判据判断； 硝酸铵溶于水为熵增加的过程，不能用焓判据判断； 水蒸气凝结为水放出热量，可用焓判据判断； CaCO3分解为吸热反应，不能用焓判据判断。,4.下列对熵变的判断中不正确的是 A.少量的食盐溶于水中：S0
14、B.炭和氧气反应生成CO(g)：S0 C.气态水变成液态水：S0 D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：S0,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)O2(g)=2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应； 气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程； CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加的反应。,5.在一定温度下，能够用于判断一个反应是不是自发过程的依据是 A.只与焓变有关 B.只与熵变有关 C.由焓变和熵变共同决定 D.与焓变、熵变皆无关,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 利用焓判据和熵判据来判断一个反应
15、是否能够自发进行，即HTS0的反应一定能自发进行。,6.(2018天津红桥区期中)25 和1.01105 Pa时，反应：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) H56.7 kJmol1能自发进行，其原因是 A.该反应是吸热反应 B.该反应是放热反应 C.该反应是熵减小的反应 D.熵增效应大于能量效应,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 根据熵判据，该反应是熵增反应，能自发进行； 根据焓判据，该反应是吸热反应，不能自发进行。事实上该反应能自发进行，说明熵增效应大于能量效应。,7.现有反应：2SO3(g) 2SO2(g)O2(g) H0，下列有关说法正确的是 A.H0的化学反应一定不能自发进
16、行 B.该反应熵增大(即S0) C.该反应在任何条件下一定能自发进行 D.自发过程一定使体系的熵增大,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 H0的化学反应也有能自发进行的，A项错误； B项正确； 该反应只有在高温条件下才能自发进行，C项错误； 自发过程也有使体系的熵减小的，D项错误。,8.回答下列问题： (1)汽车燃油不完全燃烧时会产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)O2(g)。已知该反应的H0，简述该设想能否实现的依据： 。,1,2,3,4,5,6,7,8,该反应是H0，S0的反应，任何温度下均不能自发进行,解析 该反应H0、S0，故不能实现该反应。,(2)下列反应
17、中，在高温下不能自发进行的是 (填字母)。 a.CO(g)=C(s) O2(g) b.2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) c.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g) d.MgCO3(s)=MgO(s)CO2(g),1,2,3,4,5,6,7,8,a,解析 a、b、c、d的H0，b、c、d反应的S0。HTS0，所以在高温时该反应不能自发进行。,(3)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。 生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)H2O(g) H2(g)CO(g) H131.3 kJmol1，S133.7 Jmol1K1，该反应在低温下 (填“能”或“不能”)自发进行。,1,2,3,4,5,6,7,8,不能,解析 根据GHTS0为自发反应知，H131.3 kJmol1，S133.7 J mol1K10.133 7 kJmol1K1，解得在T 982.0 K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。,