学年第二学期人教版化学选修4新课导学24化学反应进行的方向要点透析提升训练.docx

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学年第二学期人教版化学选修4新课导学24化学反应进行的方向要点透析提升训练

选修4新课导学：

——化学反应进行的方向

知识点　化学反应进行的方向

一、自发过程与自发反应

1．自发过程与自发反应

自发过程

自发反应

含义

在一定条件下，____________就能自发进行的过程

在给定的条件下，可以________进行到显著程度的化学反应

特征

具有________，即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

2.自发过程的特点

（1）体系趋向于从________状态转变为________状态。

（2）体系趋向于从________体系转变为________体系。

二、化学反应进行方向的判断

1．焓判据

焓判据

放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向

焓变与反应自发性的关系　

若该反应为________反应，即ΔH____0，一般能自发进行；若该反应为______反应，即ΔH____0，一般不能自发进行

局限性

有些吸热反应也能自发进行，所以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.熵和熵判据

3．复合判据

焓判据和熵判据都不是判断反应自发性的唯一判据。

综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。

自我校对　一、1.不需借助外力　自发　方向性　不能自发进行　2.

（1）高能　低能　

（2）有序　无序

二、1.放热　＜　吸热　＞

2．混乱　＞　＞　混乱　增大　大于　有序　无序　熵增　熵减　混乱度　增

[核心突破]

判断化学反应进行的方向的依据

1．常见反应中的①极不稳定物质的分解，②可燃物燃烧，③酸碱中和，④活泼金属与酸反应，⑤原电池反应等都是自发进行，而电解、持续加热才能进行的反应等通常不自发进行。

2．焓变与熵变对反应方向的共同影响

（1）化学反应的方向是由ΔH和ΔS共同决定的，利用ΔH－TΔS的符号可以判断恒温、恒压条件下的反应进行方向：

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。

（2）当焓变和熵变相差不大时，温度可能对反应方向起决定性的作用，可以估算反应发生逆转的温度（转向温度）：

T＝ΔH/ΔS。

化学反应体系焓变减少（ΔH＜0）和熵变增加（ΔS＞0）都有利于反应的进行。

3．数学象限法判断化学反应的自发性（如图）

1．判断正误。

（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）体系有序性越高，熵值就越大（　　）

（2）在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大（　　）

（3）吸热反应不可以自发进行（　　）

（4）同种物质气态时熵值最大（　　）

（5）过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率（　　）

（6）室温下水结成冰的过程是自发的（　　）

（7）铁在潮湿空气中生锈是自发过程（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×

（7）√

2．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，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为

A．ΔH＜0，ΔS＞0　　　　B．ΔH＜0，ΔS＜0

C．ΔH＞0，ΔS＞0D．ΔH＞0，ΔS＜0

解析　根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0才能自发进行，2AB（g）

C（g）＋3D（g）在高温时能自发进行，故ΔH＞0，ΔS＞0，故C正确。

答案　C

1．反应方向的焓判据是指放热过程中体系能量降低，ΔH＜0，反应具有自发进行的倾向。

2．反应方向的熵判据是指在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加（ΔS＞0）的方向转变的倾向。

3．同一物质由固态（s）→液态（l）→气态（g）的过程为熵值增大的过程，ΔS＞0；反之，为熵值减小的过程，ΔS＜0。

4．当ΔH＜0，ΔS＞0，反应能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＜0，反应不能自发进行。

1．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方向转变的倾向

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，错误；B项的说法正确。

答案　B

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

解析　只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行，B项错误；因反应是气体物质的量减小的反应，故其熵减小，A项错误；因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热，D项错误。

答案　C

3．已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

①C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－393.5kJ·mol－1

②C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－395.4kJ·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

解析　由盖斯定律①－②可得C（石墨，s）===C（金刚石，s）ΔH＝+1.9kJ·mol－1

由于ΔH＞0是吸热过程，故石墨转变为金刚石是非自发过程。

答案　B

4．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应：

①CH4（g）===C（s）＋2H2（g），

②2CH4（g）===C2H2（g）＋3H2（g）。

某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到了如下热力学数据：

反应①的ΔH（298K）＝＋74.848kJ·mol－1，

ΔS（298K）＝＋80.674J·mol－1·K－1

反应②的ΔH（298K）＝＋376.426kJ·mol－1，

ΔS（298K）＝＋220.211J·mol－1·K－1

已知焓变和熵变随温度变化很小。

请帮助这位同学思考如下问题：

（1）判断反应②高温自发还是低温自发：

________（填“高温”或“低温”）。

（2）通过计算判断反应①在常温下能否自发进行________。

（3）求算制取炭黑的允许温度范围_________________________________________________________。

（4）为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是________（填字母）。

A．905.2K　B．927K　C．1273K　D．2000K

解析　

（1）反应的ΔH－TΔS＜0时才能自发进行，由于反应②的ΔH＞0，ΔS＞0，所以该反应自发进行所需要的温度条件为T＞

＝

≈1709.4K。

所以反应②应在高温下才能自发进行。

（2）反应①在常温下时，ΔH－TΔS＝74.848kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×298K≈50.807kJ·mol－1＞0，所以该反应常温下不自发进行。

（3）裂解为炭黑和H2时，ΔH－TΔS＝74.848kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞927.8K，即裂解为炭黑的最低温度为927.8K。

裂解为乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426kJ·mol－1－220.211×10－3kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞1709.4K，即温度高于1709.4K自发裂解为乙炔和氢气。

所以要制取炭黑，温度须控制在927.8～1709.4K。

（4）为了提高甲烷的碳化程度，应满足两方面要求：

①温度应控制在927.8～1709.4K；②温度越高，ΔH－TΔS越小，越有利于自发进行。

所以选用1273K最好。

答案　

（1）高温　

（2）不能自发进行

（3）927.8～1709.4K　（4）C