2020高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度 第1课时 化学反应

[明确学习目标]1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.了解熵和熵变的概念。3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。23学生自主学习1.化学反应的方向与自然界中的许多变化一样，化学反应具有。许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。在一定温度和压强下，无需就能自动进行的反应称之为自发反应。□01方向性□02外界帮助2．焓变与化学反应方向自然界中的许多自发过程，无论是物理过程还是化学过程，都有由能量较状态向能量较状态转化的倾向。研究表明，对于化学反应而言，绝大多数反应(ΔH0)都能自发进行，且反应的热量越多，体系能量得越多，反应越。□03高□04低□05放热□06□07放出□08降低□09完全3．熵变与化学反应方向(1)熵：衡量一个体系的物理量。用符号S表示。在一个由大量微粒(分子、原子、离子)构成的体系中，微粒之间无规则排列的程度越，体系的熵越。□10混乱度□11大□12大(2)熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变。用符号ΔS表示。ΔS0：发生变化后体系的混乱度；ΔS0：发生变化后体系的混乱度。化学反应的ΔS越，越反应自发进行。□13增大□14减小□15大□16有利于4．化学反应方向的判断焓变熵变化学反应的自发性ΔH0ΔS0一定能自发进行ΔH0ΔS0一定不能自发进行ΔH0ΔS0较低温度下能自发进行ΔH0ΔS0较高温度下能自发进行1．自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？提示：自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如C的燃烧是一个自发反应，但要想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生；NaCl和H2O反应生成NaOH、H2和Cl2是非自发的，但在通电(借助外力)的条件下可以发生。提示2．吸热反应一定不能自发进行吗？举例说明。提示：不一定。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Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵晶体的反应。提示23师生课堂互动化学反应的方向1．自发过程与自发反应的比较自发过程自发反应含义在一定条件下，不用借助于外力就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定是不自发的举例高山流水，自由落体，冰雪融化酸碱中和，钢铁生锈，一水合氨分解关系自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应；自发反应一定是自发过程(1)自发反应实际上不一定能够发生，非自发反应在一定条件下也可能发生。(2)在描述某个反应是否属于自发反应时，一定要注意研究该反应的前提条件，如果没有指明反应条件，则不能判断该反应是否属于自发反应。如碳酸钙的分解反应在低温下是非自发的，但在高温下是自发的。2．熵变(1)影响熵(S)大小的因素①同一条件下，不同的物质熵值不同。②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一物质而言S(g)S(l)S(s)。③与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。(2)常见的熵增加过程：固体的溶解过程、气体的扩散过程、水的汽化过程及墨水的扩散过程等。(3)常见的熵增加反应：气体的物质的量增大的反应。3．与自由能变化的关系(1)焓变和熵变均不能单独决定化学反应进行方向，为了判定化学反应进行方向采用自由能判断。ΔG＝ΔH－TΔS即ΔH－TΔS0反应能自发进行ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态ΔH－TΔS0反应不能自发进行(2)数学象限法判断化学反应的自发性(如图)[对点练习]1．下列说法完全正确的是()A．自发进行的反应均是放热反应B．ΔS为正值的反应均能自发进行C．物质的量增加的反应，ΔS为正值D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS0答案D答案解析有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错误；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错误；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋2S(s)，故C错误；CaCO3(s)分解产生了气体，为熵增加反应，故D正确。解析2．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为ΔH－TΔS0反应能自发进行ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态ΔH－TΔS0反应不能自发进行设反应A===D＋EΔH－TΔS＝(－4500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须()A．高于409KB．低于136KC．高于136K而低于409KD．低于409K答案A答案解析要防止反应发生需满足ΔH－TΔS0的条件，解不等式得T409K，故A正确。解析规律方法(1)不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。(2)不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。(3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。(4)不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一致。本课归纳总结23学习效果检测1．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B．不能自发进行的反应一定不能发生C．能自发进行的反应也可能没有发生D．常温下，2H2O=====通电2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应答案C答案解析能否自发进行与反应进行的快慢没有必然的联系，能自发进行的反应，不一定反应快，因为反应进行的快慢受反应条件的影响，A项错误；非自发反应在一定条件下也可实现，B项错误；D项属于非自发反应，只有C项符合题意。解析2．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、熵变皆无关解析利用焓判据和熵判据来判断一个反应是否能够自发进行，如ΔH0，ΔS0的反应一定能自发进行。解析答案C答案3．已知吸热反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，设ΔH和ΔS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ΔH0，ΔS0，所以ΔH－TΔS0，在任何温度下反应都是不能自发进行的，A、B、C错误，D正确。解析答案D答案4．25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ/mol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．该反应熵增效应大于能量效应答案D答案解析根据熵判据，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。解析5．向锥形瓶中加入约20gNH4Cl晶体，在一小木块上洒少量水，将锥形瓶放在木头上，再向其中加入约40gBa(OH)2·8H2O。用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。回答下列各问题：(1)拿起木块时发现__________________，证明该反应的ΔH________0(填“”或“”)。(2)写出反应的化学方程式：___________________________。该反应中有________生成，可证明ΔS________(填“”或“”)0。(3)下列变化过程与该实验中的焓变和熵变符号相同的是________。A．NH4NO3溶于水B．CaCO3的分解反应C．NaOH溶于水D．甲烷的燃烧解析(3)该实验中反应的特点为ΔH0，ΔS0，因此A、B符合，C、D中反应的ΔH0。解析答案(1)锥形瓶“粘”在木块上(2)2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O气体(3)AB答案