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案鲁科版选修Word格式.docx

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案鲁科版选修Word格式.docx

《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案鲁科版选修Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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案鲁科版选修Word格式.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

ΔH<

0，有利于反应自发进行。

（2）从熵变角度：

ΔS>

（3）在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，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。

例1

　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<

B.C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH<

C.2NH4Cl（s）＋Ca（OH）2（s）===2NH3（g）＋CaCl2（s）＋2H2O（l）　ΔH>

D.2Mg（s）＋O2（g）===2MgO（s）　ΔH<

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，按焓判据反应不能自发进行，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。

考点　化学反应的方向及其判断

题点　反应焓变与反应方向

规律总结　一般常温下自发进行的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。

例2

　碳铵（NH4HCO3）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

答案　A

解析　放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；

自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变。

过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。

题点　反应熵变与反应方向

规律总结　一般常温下自发进行的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。

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是自发的。

很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相反的判断结果。

（2）在温度、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。

ΔH－TΔS<

0　反应能自发进行

ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态

ΔH－TΔS>

0　反应不能自发进行

（3）温度与反应方向的关系图为

2.已知反应：

2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在298K、101kPa的条件下，其ΔH＝

－113.0kJ·

mol－1，

ΔS＝－145.3J·

mol－1·

K－1。

该反应______（填“能”或“不能”）用于消除汽车尾气中的NO，理由为_________________

_______________________________________________________。

答案　能　该反应的ΔH－TΔS≈－69.7kJ·

mol－1<

0，说明该反应在理论上可自发进行

解析　ΔH－TΔS＝－113.0kJ·

mol－1－298K×

（－145.3×

10－3kJ·

K－1）≈－69.7kJ·

0，故理论上该反应能自发进行。

（1）放热和熵增加都对ΔH－TΔS<

0有所贡献，因此放热的熵增加反应一定能自发进行，吸热的熵减小反应一定不能自发进行。

（2）当反应的焓变和熵变的影响相反，且二者大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。

（3）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。

特别提醒　

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

（2）反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否实际发生及反应的速率大小。

例3

　下列反应中，一定不能自发进行的是（　　）

A.2KClO3（s）===2KCl（s）＋3O2（g）　ΔH＝－78.03kJ·

mol－1　ΔS＝1110J·

K－1

B.CO（g）===C（s，石墨）＋

O2（g）　ΔH＝110.5kJ·

mol－1　ΔS＝－89.36J·

C.4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3（s）

ΔH＝－444.3kJ·

mol－1

ΔS＝－280.1J·

D.NH4HCO3（s）＋CH3COOH（aq）===CO2（g）＋CH3COONH4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝37.301kJ·

mol－1　ΔS＝184.05J·

答案　B

解析　A项为放热的熵增加反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS<

0，因此该反应一定能自发进行；

B项为吸热的熵减小反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS>

0，故该反应一定不能自发进行；

C项为放热的熵减小反应，在低温时可能有ΔH－TΔS<

0，因此该反应在低温下能自发进行；

D项为吸热的熵增加反应，在高温时可能有ΔH－TΔS<

0，因此该反应在高温下能自发进行。

题点　化学反应方向的复合判据

易错警示　

（1）在利用ΔH－TΔS作为判据判断反应方向时，给出ΔH的单位通常为kJ·

mol－1，ΔS的单位通常是J·

K－1，进行计算时应将二者的单位统一。

（2）利用ΔH、ΔS的符号和ΔH－TΔS进行推理，可以避开计算。

例4

　回答下列问题：

（1）用钌的配合物作为催化剂，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“＝”，下同）0，ΔS________0，在低温下，该反应________（填“能”或“不能”）自发进行。

（2）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。

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（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g）。

该反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________（填“>

”或“＝”）0。

（3）已知在100kPa、298.15K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）已知CaSO4（s）＋CO（g）CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）

ΔH＝218kJ·

mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。

（5）某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________（填“>

”或“<

”）0。

（6）NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）常温下可自发进行，则影响反应方向的主要因素是__________。

答案　

（1）>

　>

　不能　

（2）<

　（3）①不能　②能　（4）高温　（5）>

　（6）焓变

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，故低温下ΔH－TΔS>

0，反应不能自发进行。

（2）因为ΔS<

0，且ΔH－TΔS<

0，故ΔH<

（3）①常温下石灰石不分解。

②该反应的ΔH>

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）自发反应的条件是ΔH－TΔS<

0，即ΔH<

TΔS，ΔH＝218kJ·

mol－1，ΔS>

0，故T>

，即T值较大，该反应应在高温下自发进行。

（5）吸热反应能自发进行，即ΔH>

0，ΔH－TΔS<

0，又知T>

0，故ΔS>

方法总结　

（1）根据常见的放热反应或吸热反应推知ΔH符号。

（2）根据反应前后物质状态的变化及系数的变化推知ΔS的符号。

（3）利用反应方向的复合判据，ΔH－TΔS<

0时，自发进行，作出判断。

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）：

答案　D

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项错误；

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；

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；

CaCO3（s）的分解产生了气体，为熵增加反应，故D项正确。

2.下列关于化学反应的自发性叙述正确的是（　　）

A.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的

B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的

C.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的

D.熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的

解析　由复合判据ΔH－TΔS综合考虑反应能否自发进行。

①当ΔH>

0时，不能判断ΔH－TΔS的正负，与T有关；

②当ΔH>

0，ΔS<

0时，ΔH－TΔS>

0，非自发反应；

③当ΔH<

0时，ΔH－TΔS<

0，一定是自发反应；

④当ΔH<

0时，不能判断ΔH－TΔS的正负，与T有关。

3.下列反应在任何温度下均能自发进行的是（　　）

A.2N2（g）＋O2（g）===2N2O（g）　ΔH＝163kJ·

B.Ag（s）＋

Cl2（g）===AgCl（s）　ΔH＝－127kJ·

C.HgO（s）===Hg（l）＋

O2（g）　ΔH＝91kJ·

D.H2O2（l）===

O2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－98kJ·

解析　ΔH－TΔS<

0时，反应在任何温度下均自发进行，ΔH<

0、ΔS>

0符合题意的要求，故选D。

4.向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·

8H2O]和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。

在木板上滴少量水，如图所示。

一会儿，就会发现瓶内固态物质变成液体，瓶壁变冷，小木板上因少量水冻结而被烧瓶粘住，这时打开瓶塞，出来的气体有氨味。

这是自发地发生了反应：

Ba（OH）2·

8H2O（s）＋2NH4Cl（s）===BaCl2（s）＋2NH3（g）＋10H2O（l）。

下列结论中正确的是（　　）

A.自发反应一定是放热反应

B.自发反应一定是吸热反应

C.有的吸热反应也能自发进行

D.吸热反应不能自发进行

解析　本反应的ΔH>

0，故在一定温度下有的吸热反应可自发进行。

5.某反应2AB（g）C（g）＋3D（g）在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为（　　）

A.ΔH>

0B.ΔH<

C.ΔH<

0D.ΔH>

解析　该反应是一个气体物质的量增大的反应，即ΔS>

0，故其逆反应ΔS<

0；

又知其逆反应在低温下能自发进行，可知逆反应的ΔH<

0，故该反应的ΔH>

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×

105Pa时，反应：

2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＝56.76kJ·

mol－1自发进行的原因是_________________________________________________________________

（4）电子工业中清洗硅片上的SiO2（s）的反应是SiO2（s）＋4HF（g）===SiF4（g）＋2H2O（g）

ΔH（298.15K）＝－94.0kJ·

ΔS（298.15K）＝－75.8J·

mol－1·

设ΔH和ΔS不随温度变化而变化，试求此反应自发进行的温度（T）条件________。

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）T<

1240K

解析　

（1）该反应ΔH>

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，所以在高温时该反应不能自发进行。

（4）要使反应能够自发进行，则ΔH－TΔS<

0，即－94.0kJ·

mol－1－T×

[－75.8×

K－1]<

0，T<

≈1240K，即只有在温度低于1240K时反应才能自发进行。

[对点训练]

题组1　自发过程的判断

1.下列过程属于非自发过程的是（　　）

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

解析　本题考查的是自发过程的判断。

自然界中的水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向都是非自发的，故正确答案为D。

题点　自发过程与自发反应的判断

2.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.非自发进行的反应一定不可能发生

C.能自发进行的反应实际可能没有发生

D.常温下，2H2O

2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应

解析　能否自发进行与反应进行的快慢没有必然联系，能自发进行的反应不一定能迅速发生，因为反应进行的快慢受反应条件的影响，A项错误；

在一定条件下，非自发反应也可能发生，B项错误；

D项中反应属于非自发反应，错误。

题点　自发反应的概念理解

题组2　反应焓变与反应方向

3.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

解析　可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号（变化趋势）相反，A项错误；

焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；

焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；

焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。

4.以下自发过程或化学反应可用焓变来解释的是（　　）

A.硝酸铵溶于水

B.2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）

ΔH＝56.7kJ·

C.（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）

ΔH＝74.9kJ·

D.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·

解析　A、B、C项中的过程或化学反应均是吸收热量的，ΔH>

只有D项中ΔH<

0，是放出热量的自发反应，适合用焓变来解释。

题组3　反应熵变与反应方向

5.在25℃、1.01×

105Pa下，反应2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＝56.7kJ·

mol－1能自发进行的合理解释是（　　）

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

解析　该反应是吸热反应。

不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。

该反应能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应。

6.对下列过程的熵变的判断不正确的是（　　）

A.溶解少量食盐于水中：

B.纯碳和氧气反应生成CO（g）：

C.水蒸气变成液态水：

D.CaCO3（s）加热分解为CaO（s）和CO2（g）：

解析　水蒸气变成液态水是熵减小的过程。

题组4　反应方向的复合判据

7.下列说法正确的是（　　）

A.在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行

B.NH4HCO3（s）===NH3（g）＋H2O（g）＋CO2（g）

ΔH＝185.57kJ·

mol－1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向

C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据

D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向

解析　A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；

C项错误，应利用复合判据进行判断；

D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向。

8.下列说法正确的是（　　）

A.凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的

B.自发反应的熵一定增大，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ΔH>

D.反应2Mg（s）＋CO2（g）===C（s）＋2MgO（s）能自发进行，则该反应的ΔH>

解析　反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若ΔH<

0，则一定自发，若ΔH>

0，则一定不能自发，若ΔH<

0或ΔH>

0，则能否自发和温度有关，A、B项错误；

C项中反应的ΔS>

0，若ΔH<

0，则一定能自发，现常温下不能自发，说明ΔH>

0，正确；

D项中反应的ΔS<

0，能自发，说明ΔH<

0，D项错误。

9.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

解析　由

知ΔH－TΔS>

0，且随温度的升高而增大。

10.下列说法正确的是（　　）

A.2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>

B.反应NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<

C.CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<

D.常温下，反应C（s）＋CO2（g）===2CO（g）不能自发进行，则该反应的ΔH<

解析　A项，该反应能自发进行，则ΔH－TΔS<

TΔS，而ΔS<

0（气体化学计量数反应后减小），则ΔH<

0，错误；

B项，该反应自发进行，则ΔH－TΔS<

TΔS，又知T>

C项，该反应室温下不能自发进行，则ΔH－TΔS>

0，即ΔH>

0（气体化学计量数反应后增大），则ΔH>

D项，该反应不能自发进行，则ΔH－TΔS>

0，错误。

[综合强化]

11.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273K、100kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用（已知在273K、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应，其焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9J·

ΔS＝－6.61J·

K－1）（　　）

A.会变B.不会变

C.不能确定D.升高温度才会变

解析　在等温等