高中化学第2章化学反应的方向限度与速率2.1化学反应的方向导学案鲁科版选修4

2-1 化学反应的方向【学习目标】1．了解焓变、熵变与反应方向的关系。

2．能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向。

【学习重难点】学习重点：综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向。

学习难点：综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向。

【自主预习】1．根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。

自发过程是在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。

回答下列问题：(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是()A．水由高处往低处流B．气温升高冰雪融化C．室温下，水自动结成冰D．生锈的铁变光亮(2)自发过程具有的特点①体系趋向于从状态转变为状态(体系对外部做功或者热量)。

②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。

2．有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是，属于放热反应的是。

3．自发过程和自发反应1．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是( )A．化学反应的焓变与其反应的方向无关B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行D．焓变为负值的反应都能自发进行2．下列说法中不正确的是( )A．体系有序性越高，熵值就越低B．自发过程可以导致体系的熵增大C．吸热反应不可以自发进行D．同种物质气态时熵值最大合作探究探究活动一：化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系1．化学反应进行的方向与焓变的关系(1)根据下图，回答有关问题。

①图1表示的反应能量，为热反应，体系能量由到，趋向，该过程一般自发进行。

②图2表示的反应能量，为热反应，体系能量由到，趋向，根据自发过程的特点，该反应一般自发进行。

(2)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系：①NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)，酸碱中和反应是热反应，ΔH 0，常温下能自发进行。

②2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是热反应，ΔH0，常温下能自发进行。

③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH>0，该反应在常温下自发进行。

④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0，该反应在常温下自发进行，但在较高温度下自发进行。

(3)自发反应与焓变的关系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，因此，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。

2．化学反应进行的方向与熵变的关系(1)熵的概念自发过程的体系趋向于由有序转变为，体系的混乱度。

体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的程度的物理量，其符号为S。

熵值越大，体系的越大。

(2)影响熵大小的因素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，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。

(3)熵判据在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵，这个原理叫做。

在用熵变来判断反应进行的方向时，就称为熵判据。

①当ΔS>0时，反应为反应，在一定条件下自发进行。

②当ΔS<0时，反应为熵减反应，在一定条件下自发进行。

(4)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。

如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1，该反应为熵减小的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行，说明“熵判据”也具有一定的局限性。

[归纳总结]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。

【学以致用】1．下列说法中正确的是( )A．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应B．自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C．熵增加且放热的反应一定是自发反应D．非自发反应在任何条件下都不能发生2．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)。

由此可知，下列说法中正确的是( )A ．该反应是熵增大的反应B ．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂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 ．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应探究活动二 焓变与熵变对反应方向的共同影响1．用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向(1)由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵值增加有利于反应的自发进行。

很多情况下用不同的判据判定同一个反应时，可能会出现相反的判断结果。

(2)复合判据是ΔH －T ΔS 。

即综合考虑焓变和熵变对体系的影响，判断反应进行的方向。

(3)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH －T ΔS <0的方向进行，直至达到平衡状态。

ΔH －T ΔS <0 反应能自发进行ΔH －T ΔS ＝0 反应达到平衡状态ΔH －T ΔS >0 反应不能自发进行2．下列反应在常温常压下能自发进行的是________。

(1)2KClO 3(s)===2KCl(s)＋3O 2(g)ΔH ＝－78.03 kJ·mol －1 ΔS ＝494.4 J·mol －1·K －1(2)CO(g)===C(s ，石墨)＋12O 2(g) ΔH ＝110.5 kJ·mol －1 ΔS ＝－89.36 J·mol －1·K －1(3)4Fe(OH)2(s)＋2H 2O(l)＋O 2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH ＝－444.3 kJ·mol －1 ΔS ＝－280.1 J·mol －1·K －1(4)CaCO 3(s)===CaO(s)＋CO 2(g)ΔH ＝178.2 kJ·mol －1 ΔS ＝169.6 J·mol －1·K －1[归纳总结]1．复合判据判断反应方向的有关规律(1)若ΔH <0，ΔS >0，则反应一定能自发进行。

(2)若ΔH >0，ΔS <0，则反应一定不能自发进行。

(3)当ΔH >0，ΔS >0或ΔH <0，ΔS <0时，反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。

2．反应发生的条件有多种，ΔH －T ΔS 这个判据只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。

3．反应的自发性只能判断方向性，反应能否实现，还要看具体的反应条件。

【学以致用】3．下列自发反应可用焓判据来解释的是( )A ．2N 2O 5(g)===4NO 2(g)＋O 2(g) ΔH ＝56.7 kJ·mol －1B ．(NH 4)2CO 3(s)===NH 4HCO 3(s)＋NH 3(g) ΔH ＝74.9 kJ·mol －1C ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－572 kJ·mol －1D ．CaCO 3(s)===CaO(s)＋CO 2(g) ΔH ＝178.2 kJ·mol －1【学习小结】【巩固练习】1．下列过程是非自发的是( )A ．水由高处向低处流B ．天然气的燃烧C ．铁在潮湿的空气中生锈D ．室温下液态水结成冰2．碳铵(NH 4HCO 3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是( )A ．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B ．碳铵分解是因为外界给予了能量C ．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解D ．碳酸盐都不稳定，都能自发分解3．已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为①C(s ，石墨)＋O 2(g)===CO 2(g)ΔH ＝－393.5 kJ·mol －1②C(s ，金刚石)＋O 2(g)===CO 2(g)ΔH ＝－395.4 kJ·mol －1关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是( )A ．石墨转化成金刚石是自发的过程B ．金刚石转化成石墨是自发的过程C ．石墨比金刚石能量高D ．金刚石比石墨稳定4．判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增大”、“减小”或“无明显变化”。

(1)2H 2(g)＋O 2(g)=====点燃2H 2O(l)____________________________________________。

(2)H 2(g)＋Cl 2(g)=====点燃2HCl(g)____________________________________________。

(3)(NH 4)2CO 3(s)===NH 4HCO 3(s)＋NH 3(g)__________________________________。

(4)Cu(s)＋Cl 2(g)=====点燃CuCl 2(s)__________________________________________。

【总结与反思】通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。

【参考答案】【自主预习】1．(1) AB(2) ①高能，低能，释放2．①④⑤，①③④⑤3．【预习检测】1. C 2. C【合作探究】探究活动一：1．(1) ①释放，放，高，低，稳定，能；②吸收，吸，低，高，不稳定，不能(2)①放，<；②放，<；③能；④不能，能2．(1)无序，增大，不规则或无序状态，混乱度(3)增大，熵增原理①熵增，能；②不能【学以致用】1. C 2. C探究活动二2． (1)(3)【解析】 (1)ΔH－TΔS＝－78.03 kJ·mol－1－298 K×494.4×10－3kJ·mol－1·K－1≈－225.36 kJ·mol－1<0。

常温常压下该反应能自发进行。

(2)ΔH－TΔS＝110.5 kJ·mol－1－298 K×(－89.36×10－3kJ·mol－1·K－1)≈137.13 kJ·mol－1>0。