2018_2019学年高中化学第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案鲁科版选修420180907330

第1节　化学反应的方向学习目标：1.了解焓变与熵变的含义。

2.理解焓变、熵变与反应方向的关系。

3.能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向。

(难点)[自主预习·探新知]1．反应焓变与反应方向(1)自发过程①含义：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。

②特点a．体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。

b．在密闭条件下，体系趋向于从有序状态转变为无序状态。

c．具有方向性：即过程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肯定不能自发。

微点拨：自发过程需要在一定的温度和压强下才可以发生。

(2)反应焓变与反应方向的关系①能自发进行的化学反应多数是ΔH＜0的反应。

②有些ΔH＞0的反应也能自发进行。

③反应的焓变是反应能否自发进行的影响因素，但不是唯一因素。

2．反应熵变与反应方向(1)熵①概念：描述体系混乱度的一个物理量，符号为S，单位是J·mol－1·K－1。

②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。

③影响因素。

a．同一物质：S(高温)＞S(低温)，S(g)＞S(l)＞S(s)。

b．不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值越大。

c．S(混合物)＞S(纯净物)。

(2)反应熵变(3)反应熵变与反应方向①二者关系。

—Error!自发进行的化学反应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。

微点拨：熵变正负的判断(1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。

(2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。

(3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。

3．焓变与熵变对反应的共同影响(1)反应方向的判据在温度和压强一定的条件下，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ΔH－TΔS。

—Error!ΔH－TΔS(2)文字表述在温度和压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。

(3)局限性①只能用于一定温度和压强条件下的反应，不能用于其他条件下的反应。

②仅仅可以用于判断温度和压强一定的条件下反应自动发生的趋势，不能说明反应在该条件下能否实际发生。

微点拨：在ΔH和ΔS确定的情况下，温度有可能对反应的方向起决定作用。

[基础自测]1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。

)高温(1)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)是一个熵减过程。

( )===(2)－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。

( )(3)吸热且熵增加的反应，温度越低反应越可能自发进行。

( )(4)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。

( )(5)一个反应的ΔH－TΔS＝0，则该反应处于平衡状态。

( )[提示]　(1)×　CaCO3分解反应是一个气体物质的量增多的反应，故为熵增过程。

(2)×　－10 ℃的水结成冰是一个熵减过程，该过程能自发进行，应用焓变的判据解释，即ΔH＜0是该过程自发进行的主要原因。

(3)×　当ΔH＞0　ΔS＞0，温度越高越可能使ΔH－TΔS＜0，即有利于反应自发进行。

(4)√　(5)√2．自发进行的反应一定是( )A．吸热反应 B．放热反应C．熵增加反应D．ΔH－TΔS＜0D　[ΔH－TΔS＜0的反应为自发进行的反应。

]3．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点燃C　[A项，NaCl(s)―→NaCl(aq)　ΔS＞0；B项，2C(s)＋O2(g)2CO(g)　ΔS＞0；===高温C项，H2O(g)―→H2O(l)　ΔS＜0；D项，CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　ΔS＞0。

]===[合作探究·攻重难]化学反应方向的判断合成氨反应是一个可逆反应：N 2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1　ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。

[思考交流]1．请你根据正反应的焓变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？[提示]　能。

正反应为放热反应，由高能态到低能态，可自发进行。

2．请你根据正反应的熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？[提示]　不能。

正反应为气体体积减小的反应，ΔS＜0，混乱度减小，不能自发进行。

3．请你根据反应的复合判据分析298 K下合成氨反应能否自发进行？[提示]　能。

ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298 K×(－198.2)×10－3kJ·mol－1·K－1＝－33.136 4 kJ·mol－1＜0，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。

[对点训练]1．某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )【导学号：41722070】A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0C　[A项，ΔH＜0、ΔS＞0时，ΔH－TΔS在任何温度下小于0；B项，ΔH＜0，ΔS＜0时，ΔH－TΔS在低温下小于0；C项，ΔH＞0、ΔS＞0时，ΔH－TΔS在高温下小于0；D项，ΔH＞0、ΔS＜0时，ΔH－TΔS在任何温度下大于0。

]2．在25 ℃、1.01×105Pa下，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝56.7 kJ·mol－1能自发进行的合理解释是( )【导学号：41722071】A．该反应是分解反应B．该反应的熵增效应大于焓变效应C．该反应是熵减反应D．该反应是放热反应B　[该反应是吸热反应，但不能只用焓判据来判断反应进行的方向。

该反应是熵增反应，且能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应，B项正确。

]3．对于平衡体系m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，下列结论正确的是( )【导学号：41722072】A．若此反应为放热反应，则该反应在任何条件下均可自发进行B．若m＋n<p＋q，则此反应的ΔS＞0C．若此反应的ΔH＞0、ΔS＜0，则该反应在任何条件下均可自发进行D．无论m＋n与p＋q的大小关系如何，该反应过程均是熵增加的过程B　[放热的熵增反应才能在任何条件下均可自发进行，A、C项错误；气体分子数增加，反应的ΔS＞0，故B项正确。

]4．灰锡结构松散，不能用于制造器皿；而白锡结构坚固，可以制造器皿。

现把白锡制造的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应，焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1和ΔS ＝－6.61 J·mol－1·K－1)( )A．会变B．不会变C．不能确定D．升高温度才会变A　[在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。

因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应白锡→灰锡的ΔH－TΔS的问题。

ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1＜0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。

]利用ΔH－TΔS判断反应方向的方法(1)符号判断法ΔHΔSΔH－TΔS反应情况举　例＜0 ＞0 负值在任何温度下反应都能自发进行H2(g)＋F2(g)===2HF(g)＞0 ＜0 正值在任何温度下反应都不能自发进行2CO(g)===2C(s)＋O2(g)＞0 ＞0 低温为正；低温下反应不能自发进行；CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)高温为负高温下反应能自发进行＜0 ＜0 低温为负； 高温为正 低温下反应能自发进行；高温下反应不能自发进行NH 3(g)＋HCl(g)===NH 4Cl(s) (2)象限判断法[当 堂 达 标·固 双 基][教师备选]下列说法正确的是( )A ．氨气和氯化氢的反应是熵增加的反应B ．氨气和氯化氢的反应是焓增加的反应C ．碳酸氢铵的分解是熵值增加的反应D ．碳酸氢铵的分解由于是焓减小的反应，所以不能自发进行C [氨气和氯化氢的反应是气体体积减小的化合反应，所以熵减小、焓减小；碳酸氢铵的分解是一个气体体积增加的分解反应，所以是一个熵增加、焓增加的反应。

]1．以下反应均为自发反应，其中不能用焓判据解释的是( )A ．2Na(s)＋Cl 2(g)===2NaCl(s)　ΔH ＜0B ．C 3H 8(g)＋5O 2(g)===3CO 2(g)＋4H 2O(l)　ΔH ＜0C ．2NH 4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH 3(g)＋CaCl 2(s)＋2H 2O(l)　ΔH ＞0D ．2Mg(s)＋O 2(g)===2MgO(s)　ΔH ＜0C [C 项反应的ΔH ＞0，由焓判据判断反应不能自发进行，而题给条件是能自发进行，所以C 项中的反应不能用焓判据解释。

]2．下列生活中的自发过程能用熵判据解释的是( )A ．自然界中水由高处往低处流B ．低于0 ℃时水变成冰C ．墨水滴到水中会扩散到整个水体D ．铁器暴露在潮湿的空气中会生锈并放出热量C [熵变在某种意义上可以理解为体系混乱程度的变化，体系中微粒排列越规则，熵越小，越混乱，熵越大。

C 项中墨水在水中扩散开是熵增加的过程。

故选C 项。

]3．对于化学反应，下列说法不正确的是( )。