资源简介 (共42张PPT)第1节 化学反应的方向学业基础核心素养当堂评价核心微网络素养新目标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。学业基础一、反应焓变与反应方向1.自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在温度和压强一定的条件下,________________就能自动进行的过程 在给定的一组条件下,可以________进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性,即反应的某个方向在一定条件下是自发的,而其逆方向在该条件下是肯定____________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H2燃烧可设计成原电池。 (2)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O2 不用借助外力作用自发不能自发进行2.反应焓变与反应方向的关系(1)二者关系(2)结论反应的焓变是反应能否______进行的影响因素,但不是唯一因素。放热吸热自发状元随笔 多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应能自发进行,如NH4Cl与Ca(OH)2的反应;还有一些反应,在室温条件下不能自发进行,但在高温条件下能自发进行,如高温煅烧CaCO3。二、反应熵变与反应方向1.熵(1)概念:描述体系________的物理量。符号为S;单位为。(2)熵值的大小比较。无序程度S(g)>S(l)>S(s)越大>2.熵变反应产物总熵反应物总熵3.反应熵变与反应方向(1)二者之间的关系(2)结论:熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。增加减小状元随笔 有些熵减小的反应在一定条件下也可自发进行,如铝热反应:2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s),ΔS=-39.35 J·mol-1·K-1。因此,熵变是与反应进行的方向有关的一个因素,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素,只根据熵变来判断反应进行的方向也是不全面的。三、用焓变与熵变综合判断反应方向1.反应方向的判据:在________和________一定的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果。反应的判据为_________。温度压强ΔH-TΔS<=>2.文字表述在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向___________的方向进行,直至达到平衡状态。3.局限性(1)只能用于一定温度、压强条件下的反应,不能用于其他条件下的反应。(2)仅仅可以用于判断温度、压强一定的条件下反应____________,不能说明反应在该条件下能否_________。ΔH-TΔS<0发生的可能性实际发生状元随笔 (1)从能量角度(即焓变)看,化学反应有趋向于最低能量状态的倾向,而从熵变角度看,化学反应有呈现最大混乱度的倾向,在实际的化学变化中,ΔH与ΔS倾向有时会出现矛盾,因此,在分析一个具体化学反应自发进行的方向时,不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析,否则,可能会得出错误的结论。(2)复合判据ΔH-TΔS只能用于恒温、恒压条件下的反应,不能用于其他条件下的反应。【即学即练】1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)能够自发进行的反应不一定都是放热反应。( )(2)能够自发进行的反应就一定能够发生并完成。( )(3)同一物质:固体→液体→气体变化是焓减和熵增的过程。( )(4)与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小。( )(5)-10 ℃的水结成冰,可用熵变的判据来解释该变化过程的自发性。( )(6)吸热且熵增加的反应,温度越低反应越可能自发进行。( )(7)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程。( )(8)一个反应的ΔH-TΔS=0,则该反应处于平衡状态。( )√×××××√√2.下列说法不正确的是( )A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行B.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应C.碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量D.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减小的反应答案:C解析:Na与水的反应是固体与液体反应生成气体,为熵增的反应,ΔS>0,在反应中钠会熔化成一个闪亮的小球四处游动,且发出嘶嘶的声音,此反应为放热反应,则ΔH<0,故ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行,A正确;该反应是吸热反应,ΔH>0,要能自发进行ΔH-TΔS<0,该反应一定是熵增反应,B正确;碳酸铵自发分解,是因为氨气的生成而使熵增大,C错误;CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)反应后气体分子数减小,所以是一个熵减小的反应,D正确。3.(双选)下列对熵变的判断中不正确的是( )A.少量的食盐溶解于水中:ΔS>0B.纯碳和氧气反应生成CO(g):ΔS<0C.气态水变成液态水:ΔS>0D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g):ΔS>0答案:BC解析:A项,NaCl(s)―→NaCl(aq) ΔS>0;B项,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔS>0;C项,H2O(g)―→H2O(l) ΔS<0;D项,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔS>0。4.(双选)以白云石(CaCO3·MgCO3)为原料冶炼金属镁的反应工艺涉及以下两个反应:①CaCO3·MgCO3 MgO·CaO+2CO2↑;②2(MgO·CaO)+Si 2CaO+SiO2+2Mg↑对①②两个反应的说法正确的是( )A.在敞口容器中有利于反应①的进行B.反应①能进行,说明该反应ΔH<0C.在真空条件下有利于反应②的进行D.反应②能进行,说明Si的还原性比Mg强答案:AC解析:在敞口容器中进行①反应,反应产生CO2脱离反应体系,根据平衡移动原理,减小生成物浓度,平衡正向移动,因此有利于反应①的进行,A正确;由于该反应的正反应是气体体积增大的反应,ΔS>0,根据公式ΔH-TΔS<0,反应可自发进行,反应在高温下进行,因此不能判断该反应的正反应是放热反应还是吸热反应,B错误;反应在真空条件下进行,就可以避免反应产生的Mg被氧化,因此对该反应发生有利,C正确;反应在高温下发生,因此不能证明物质Si、Mg还原性的相对强弱,D错误。5.已知反应:Te(s)+H2(g)===H2Te(g)的ΔH为正值,ΔS为负值,设ΔH与ΔS不随温度而变化,下列说法正确的是( )A.低温下是自发反应B.高温下是自发反应C.低温下是非自发反应,高温下是自发反应D.任何温度下都是非自发反应答案:D解析:由知ΔH-TΔS>0,且随温度的升高而增大。6.已知电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(l) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1,ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,假设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行时的温度___________。小于1 240 K解析:要使反应能够自发进行,则ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ·mol-1-T×(-75.8 J·mol-1·K-1)×10-3 kJ·J-1<0,故T<≈1 240 K。核心素养目标 化学反应方向的判断例 已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是( )A.2Na(s)+Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH<0B.C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH<0C.2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)===2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l) ΔH>0D.2Mg(s)+O2(g)===2MgO(s) ΔH<0答案:C解析:焓判据是指ΔH<0的反应有利于自发进行,C项反应的ΔH>0,按焓判据反应不能发生,而题给条件是能自发进行,所以不能用“焓判据”解释该反应为自发反应。状元随笔 理解焓变与反应方向的关系(1)多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有很多吸热反应能自发进行。(2)反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。[提升1] 下列有关说法不正确的是( )A.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同B.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断C.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0D.常温下,反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0答案:A解析:熵值指的是物质的混乱程度,同一物质的固、液、气三种状态混乱程度不同,所以熵值不同,A项错误;自发进行的化学反应的方向,由焓判据和熵判据的复合判据来判断,B项正确;反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可以自发进行,则ΔH-TΔS<0,反应的ΔS<0,则ΔH<0,C项正确;反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)常温下不能自发进行,则ΔH-TΔS>0,反应的ΔS>0,则ΔH>0,D项正确。状元随笔 理解熵变与反应方向的关系(1)多数自发进行的化学反应是熵增反应,但也有很多熵减反应能自发进行。(2)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。[提升2] 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ΔH________(填“>”“<”或“=”)0,ΔS________(填“>”“<”或“=”)0,在低温下,该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO 2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行,则反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,则:①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。②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。(4)某吸热反应能自发进行,则该反应的ΔS______(填“>”或“<”)0。>>不能<不能能>解析:(1)该反应为吸热反应,化学反应后气体的化学计量数之和增加,所以ΔH>0,ΔS>0,低温下ΔG=ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。(2)因为ΔS<0,且ΔG=ΔH-TΔS<0,故ΔH<0。(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0,ΔS>0, 属于熵增加的吸热反应,故在高温下该反应能够自发进行。(4)吸热反应能自发进行,即ΔH>0,ΔH-TΔS<0,又知T>0,故ΔS>0。状元随笔 (1)焓和熵的变化取决于体系的始态和终态,与变化的途径无关。(2)ΔH与ΔS共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行,它们与化学反应速率无关。(3)判据ΔH-TΔS指的是在温度、压强一定的条件下反应自动发生的趋势,不能说明该条件下反应能否实际发生。【关键能力】1.化学反应自发进行的判断依据(1)公式描述在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与反应焓变有关,又与反应熵变有关。研究表明,在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果,反应方向的判据为ΔH-TΔS。ΔH-TΔS<0 反应正向能自发进行ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态ΔH-TΔS>0 反应正向不能自发进行(2)文字表述在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,自发反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。2.反应方向判据的相关规律(1)放热的熵增加反应一定能自发进行。(2)吸热的熵减小反应一定不能自发进行。(3)当反应的焓变和熵变的影响相反时,如果二者大小相差悬殊,某一因素可能占主导地位。常温下的放热反应,焓变对反应方向起决定性作用。常温下的吸热反应,熵变对反应方向起决定性作用。(4)如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时,温度可能对反应的方向起决定性作用。当堂评价1.过氧化氢,化学式H2O2。纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可任意比例与水混溶,是一种强氧化剂,水溶液俗称双氧水,为无色透明液体。其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。已知,H2O2分解成H2O和O2,其中ΔH=-196.1 kJ·mol-1,ΔS=125.8 J·mol-1·K-1,据此,下列说法正确的是( )A.该反应在常温下不能自发进行B.该反应在常温下能自发进行C.该反应反应前后熵值减小D.该反应反应物的总能量低于生成物的总能量答案:B2.(双选)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ΔH<0B.ΔH<0、ΔS<0的反应在高温条件下能自发进行C.反应MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g)的ΔS>0D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同答案:AC3.(双选)下列内容与结论相对应的是( )选项 内容 结论A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0B 硝酸铵溶于水可自发进行 该反应的ΔS>0C 一个反应的ΔH>0,ΔS>0 反应一定不能自发进行D H2(g)+F2(g)===2HF(g)的ΔH=-271 kJ·mol-1 ΔS=8 J·mol-1·K-1 反应在任意温度下都能自发进行答案:BD4.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),在298 K、100 kPa下,ΔH=-113 kJ·mol-1,ΔS=-145 J·。下列说法中错误的是( )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.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是加快反应的速率D.汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒答案:B5.有A、B、C、D四个反应:(1)在任何温度下都能自发进行的反应是________。(2)在任何温度下都不能自发进行的反应是________。(3)在余下的反应中:①温度高于________℃时可自发进行的反应是________。②温度低于________℃时可自发进行的反应是________。反应 A B C DΔH/kJ·mol-1 +10.5 +1.80 -126 -11.7ΔS/J·mol-1·K-1 30.0 -113.0 84.0 -105.0CB77A-161.6D6.回答下列问题:(1)汽车燃油不完全燃烧时产生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ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:_________________________________________________。(2)下列反应中,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)该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应,任何温度下均不能自发进行a解析:(1)该反应ΔH>0,ΔS<0,根据ΔH-TΔS>0,故不能实现该反应。(2)a、b、c、d的ΔH>0,b、c、d反应的ΔS>0,ΔH-TΔS<0时,反应才能自发进行,所以在高温下才能自发进行。a项ΔS<0,ΔH-TΔS>0,所以在高温下该反应不能自发进行。(3)25 ℃和1.01×105 Pa时,反应:2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.76 kJ·mol-1能自发进行的原因是______________________________ _____________________。(4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气,化学方程式为C(s)+H2O(g)===H2(g)+CO(g) ΔH=131.3 kJ·mol-1,ΔS=133.7 J·mol-1·K-1。该反应在低温下能否自发进行?________(填“能”或“不能”)。该反应是熵增反应,且常温下熵变ΔS对反应的方向起决定作用不能解析:(3)该反应能自发进行,说明ΔH-TΔS<0,而该反应的ΔH>0,ΔS>0,故ΔS对反应方向起决定作用。(4)根据ΔH-TΔS<0为自发反应知,现ΔH=131.3 kJ·mol-1,ΔS=133.7 J·mol-1·K-1ΔH-TΔS<0,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。练后反思第2章 化学反应的方向、限度与速率第1节 化学反应的方向核心微网络素养新目标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。学业基础——自学·思记·尝试一、反应焓变与反应方向1.自发过程与自发反应自发过程 自发反应含义 在温度和压强一定的条件下,________就能自动进行的过程 在给定的一组条件下,可以________进行到显著程度的化学反应特征 具有方向性,即反应的某个方向在一定条件下是自发的,而其逆方向在该条件下是肯定____________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H2燃烧可设计成原电池。 (2)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.反应焓变与反应方向的关系(1)二者关系(2)结论反应的焓变是反应能否______________________进行的影响因素,但不是唯一因素。状元随笔 多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应能自发进行,如NH4Cl与Ca(OH)2的反应;还有一些反应,在室温条件下不能自发进行,但在高温条件下能自发进行,如高温煅烧CaCO3。二、反应熵变与反应方向1.熵(1)概念:描述体系________的物理量。符号为S;单位为。(2)熵值的大小比较。2.熵变3.反应熵变与反应方向(1)二者之间的关系(2)结论:熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。状元随笔 有些熵减小的反应在一定条件下也可自发进行,如铝热反应:2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s),ΔS=-39.35 J·mol-1·K-1。因此,熵变是与反应进行的方向有关的一个因素,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素,只根据熵变来判断反应进行的方向也是不全面的。三、用焓变与熵变综合判断反应方向1.反应方向的判据:在________和________一定的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果。反应的判据为____________________________。2.文字表述在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向______________的方向进行,直至达到平衡状态。3.局限性(1)只能用于一定温度、压强条件下的反应,不能用于其他条件下的反应。(2)仅仅可以用于判断温度、压强一定的条件下反应________________,不能说明反应在该条件下能否_________________________________________________________________。状元随笔 (1)从能量角度(即焓变)看,化学反应有趋向于最低能量状态的倾向,而从熵变角度看,化学反应有呈现最大混乱度的倾向,在实际的化学变化中,ΔH与ΔS倾向有时会出现矛盾,因此,在分析一个具体化学反应自发进行的方向时,不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析,否则,可能会得出错误的结论。(2)复合判据ΔH-TΔS只能用于恒温、恒压条件下的反应,不能用于其他条件下的反应。【即学即练】1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)能够自发进行的反应不一定都是放热反应。( )(2)能够自发进行的反应就一定能够发生并完成。( )(3)同一物质:固体→液体→气体变化是焓减和熵增的过程。( )(4)与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小。( )(5)-10 ℃的水结成冰,可用熵变的判据来解释该变化过程的自发性。( )(6)吸热且熵增加的反应,温度越低反应越可能自发进行。( )(7)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程。( )(8)一个反应的ΔH-TΔS=0,则该反应处于平衡状态。( )2.下列说法不正确的是( )A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行B.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应C.碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量D.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减小的反应3.(双选)下列对熵变的判断中不正确的是( )A.少量的食盐溶解于水中:ΔS>0B.纯碳和氧气反应生成CO(g):ΔS<0C.气态水变成液态水:ΔS>0D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g):ΔS>04.(双选)以白云石(CaCO3·MgCO3)为原料冶炼金属镁的反应工艺涉及以下两个反应:①CaCO3·MgCO3MgO·CaO+2CO2↑;②2(MgO·CaO)+Si2CaO+SiO2+2Mg↑对①②两个反应的说法正确的是( )A.在敞口容器中有利于反应①的进行B.反应①能进行,说明该反应ΔH<0C.在真空条件下有利于反应②的进行D.反应②能进行,说明Si的还原性比Mg强5.已知反应:Te(s)+H2(g)===H2Te(g)的ΔH为正值,ΔS为负值,设ΔH与ΔS不随温度而变化,下列说法正确的是( )A.低温下是自发反应B.高温下是自发反应C.低温下是非自发反应,高温下是自发反应D.任何温度下都是非自发反应6.已知电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(l) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1,ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,假设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行时的温度________。核心素养——合作·探究·分享目标 化学反应方向的判断例已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是( )A.2Na(s)+Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH<0B.C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH<0C.2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)===2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l) ΔH>0D.2Mg(s)+O2(g)===2MgO(s) ΔH<0状元随笔 理解焓变与反应方向的关系(1)多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有很多吸热反应能自发进行。(2)反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。[提升1] 下列有关说法不正确的是( )A.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同B.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断C.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0D.常温下,反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0状元随笔 理解熵变与反应方向的关系(1)多数自发进行的化学反应是熵增反应,但也有很多熵减反应能自发进行。(2)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。[提升2] 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ΔH________(填“>”“<”或“=”)0,ΔS________(填“>”“<”或“=”)0,在低温下,该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO 2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行,则反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,则:①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。②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。(4)某吸热反应能自发进行,则该反应的ΔS______(填“>”或“<”)0。状元随笔 (1)焓和熵的变化取决于体系的始态和终态,与变化的途径无关。(2)ΔH与ΔS共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行,它们与化学反应速率无关。(3)判据ΔH-TΔS指的是在温度、压强一定的条件下反应自动发生的趋势,不能说明该条件下反应能否实际发生。【关键能力】1.化学反应自发进行的判断依据(1)公式描述在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与反应焓变有关,又与反应熵变有关。研究表明,在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果,反应方向的判据为ΔH-TΔS。ΔH-TΔS<0 反应正向能自发进行ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态ΔH-TΔS>0 反应正向不能自发进行(2)文字表述在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,自发反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。2.反应方向判据的相关规律(1)放热的熵增加反应一定能自发进行。(2)吸热的熵减小反应一定不能自发进行。(3)当反应的焓变和熵变的影响相反时,如果二者大小相差悬殊,某一因素可能占主导地位。常温下的放热反应,焓变对反应方向起决定性作用。常温下的吸热反应,熵变对反应方向起决定性作用。(4)如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时,温度可能对反应的方向起决定性作用。当堂评价——夯实·测控·演练1.过氧化氢,化学式H2O2。纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可任意比例与水混溶,是一种强氧化剂,水溶液俗称双氧水,为无色透明液体。其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。已知,H2O2分解成H2O和O2,其中ΔH=-196.1 kJ·mol-1,ΔS=125.8 J·mol-1·K-1,据此,下列说法正确的是( )A.该反应在常温下不能自发进行B.该反应在常温下能自发进行C.该反应反应前后熵值减小D.该反应反应物的总能量低于生成物的总能量2.(双选)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ΔH<0B.ΔH<0、ΔS<0的反应在高温条件下能自发进行C.反应MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g)的ΔS>0D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同3.(双选)下列内容与结论相对应的是( )选项 内容 结论A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0B 硝酸铵溶于水可自发进行 该反应的ΔS>0C 一个反应的ΔH>0,ΔS>0 反应一定不能自发进行D H2(g)+F2(g)===2HF(g)的ΔH=-271 kJ·mol-1 ΔS=8 J·mol-1·K-1 反应在任意温度下都能自发进行4.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),在298 K、100 kPa下,ΔH=-113 kJ·mol-1,ΔS=。下列说法中错误的是( )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.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是加快反应的速率D.汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒5.有A、B、C、D四个反应:反应 A B C DΔH/kJ·mol-1 +10.5 +1.80 -126 -11.7ΔS/J·mol-1·K-1 30.0 -113.0 84.0 -105.0(1)在任何温度下都能自发进行的反应是________。(2)在任何温度下都不能自发进行的反应是________。(3)在余下的反应中:①温度高于________℃时可自发进行的反应是________。②温度低于________℃时可自发进行的反应是______________。6.回答下列问题:(1)汽车燃油不完全燃烧时产生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ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)下列反应中,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)(3)25 ℃和1.01×105 Pa时,反应:2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.76 kJ·mol-1能自发进行的原因是________________________________。(4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气,化学方程式为C(s)+H2O(g)===H2(g)+CO(g) ΔH=131.3 kJ·mol-1,ΔS=133.7 J·。该反应在低温下能否自发进行?________(填“能”或“不能”)。练后反思第1节 化学反应的方向学 业 基 础一、1.不用借助外力作用 自发 不能自发进行2.(1)放热 吸热 (2)自发二、1.(1)无序程度 (2)S(g)>S(l)>S(s) 越大 >2.反应产物总熵 反应物总熵3.(1)增加 减小三、1.温度 压强 ΔH-TΔS < = >2.ΔH-TΔS<03.(2)发生的可能性 实际发生【即学即练】1.答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√2.解析:Na与水的反应是固体与液体反应生成气体,为熵增的反应,ΔS>0,在反应中钠会熔化成一个闪亮的小球四处游动,且发出嘶嘶的声音,此反应为放热反应,则ΔH<0,故ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行,A正确;该反应是吸热反应,ΔH>0,要能自发进行ΔH-TΔS<0,该反应一定是熵增反应,B正确;碳酸铵自发分解,是因为氨气的生成而使熵增大,C错误;CO(g)+2H2(g)===CH3OH(l)反应后气体分子数减小,所以是一个熵减小的反应,D正确。答案:C3.解析:A项,NaCl(s)―→NaCl(aq) ΔS>0;B项,2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔS>0;C项,H2O(g)―→H2O(l) ΔS<0;D项,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔS>0。答案:BC4.解析:在敞口容器中进行①反应,反应产生CO2脱离反应体系,根据平衡移动原理,减小生成物浓度,平衡正向移动,因此有利于反应①的进行,A正确;由于该反应的正反应是气体体积增大的反应,ΔS>0,根据公式ΔH-TΔS<0,反应可自发进行,反应在高温下进行,因此不能判断该反应的正反应是放热反应还是吸热反应,B错误;反应在真空条件下进行,就可以避免反应产生的Mg被氧化,因此对该反应发生有利,C正确;反应在高温下发生,因此不能证明物质Si、Mg还原性的相对强弱,D错误。答案:AC5.解析:由知ΔH-TΔS>0,且随温度的升高而增大。答案:D6.解析:要使反应能够自发进行,则ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ·mol-1-T×(-75.8 J·mol-1·K-1)×10-3 kJ·J-1<0,故T<≈1 240 K。答案:小于1 240 K核 心 素 养[例] 解析:焓判据是指ΔH<0的反应有利于自发进行,C项反应的ΔH>0,按焓判据反应不能发生,而题给条件是能自发进行,所以不能用“焓判据”解释该反应为自发反应。答案:C[提升1] 解析:熵值指的是物质的混乱程度,同一物质的固、液、气三种状态混乱程度不同,所以熵值不同,A项错误;自发进行的化学反应的方向,由焓判据和熵判据的复合判据来判断,B项正确;反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可以自发进行,则ΔH-TΔS<0,反应的ΔS<0,则ΔH<0,C项正确;反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)常温下不能自发进行,则ΔH-TΔS>0,反应的ΔS>0,则ΔH>0,D项正确。答案:A[提升2] 解析:(1)该反应为吸热反应,化学反应后气体的化学计量数之和增加,所以ΔH>0,ΔS>0,低温下ΔG=ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。(2)因为ΔS<0,且ΔG=ΔH-TΔS<0,故ΔH<0。(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0,ΔS>0, 属于熵增加的吸热反应,故在高温下该反应能够自发进行。(4)吸热反应能自发进行,即ΔH>0,ΔH-TΔS<0,又知T>0,故ΔS>0。答案:(1)> > 不能 (2)< (3)①不能 ②能 (4)>当 堂 评 价1.答案:B2.答案:AC3.答案:BD4.答案:B5.答案:(1)C (2)B (3)①77 A ②-161.6 D6.解析:(1)该反应ΔH>0,ΔS<0,根据ΔH-TΔS>0,故不能实现该反应。(2)a、b、c、d的ΔH>0,b、c、d反应的ΔS>0,ΔH-TΔS<0时,反应才能自发进行,所以在高温下才能自发进行。a项ΔS<0,ΔH-TΔS>0,所以在高温下该反应不能自发进行。(3)该反应能自发进行,说明ΔH-TΔS<0,而该反应的ΔH>0,ΔS>0,故ΔS对反应方向起决定作用。(4)根据ΔH-TΔS<0为自发反应知,现ΔH=131.3 kJ·mol-1,ΔS=133.7 J·mol-1·K-1ΔH-TΔS<0,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。答案:(1)该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应,任何温度下均不能自发进行 (2)a (3)该反应是熵增反应,且常温下熵变ΔS对反应的方向起决定作用 (4)不能 展开更多...... 收起↑ 资源列表 新教材2023版高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第1节化学反应的方向学生用书鲁科版选择性必修1.doc 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