化学反应原理专题2第二单元第1课时.docx

1、化学反应原理专题2 第二单元 第1课时第1课时化学反应的方向目标导航1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.通过“有序”和“无序”的对比，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。一、反应焓变与反应方向1自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程。(2)特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。(3)自然界中的自发过程：自然界中的水由高处往低处流。日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。铁器暴露于潮湿的空气中会生锈。2反应焓变与反应方向的关系

2、(1)能自发进行的化学反应多数是H0的反应也能自发进行。结论：反应的焓变与反应能否自发进行有关，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。二、反应熵变与反应方向1熵(1)概念：衡量体系混乱度的物理量，其符号为S，单位为J_mol1K1。(2)特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。(3)影响因素同一物质：S(高温)S(低温)；S(g)S(l)S(s)。相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。S(混合物)S(纯净物)。2熵变(1)概念：反应产物总熵与反应物总熵之差。(2)计算式：SS(反应产物)S(反应物)。(3)正负判断依据物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，S0，

3、是熵增加的过程。气体体积增大的反应，熵变通常都是S0，是熵增加的反应。气体体积减小的反应，熵变通常都是S0，是熵减小的反应。3熵变与反应方向(1)熵增加有利于反应的自发进行。(2)某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。结论：反应的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。三、焓变与熵变对反应方向的共同影响1反应方向的判据(1)HTS0反应不能自发进行。2文字表述：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向HTS0( )2下列关于焓变和熵变的说法正确的是()A化学反应的焓变与反应的方向有关，化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向，化学反应的熵变不能

4、决定化学反应的方向C焓变为负的反应都能自发进行，熵变为正的反应也都能自发进行D化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素答案D解析一个反应的HTS0”或“0(2)0(3)0(4)0解析(1)蔗糖溶于水形成溶液混乱度增大。(2)反应气体分子数增多是熵增大的过程。(3)液态水变为气态水，是熵值增大的过程。(4)反应气体分子数增多是熵增大的过程。一、化学反应进行方向的判断方法1利用化学反应原理判断的几种方法(1)相对强酸(碱)生成相对弱酸(碱)。(2)氧化性强还原性强的物质反应向氧化性弱还原性弱的物质的转化。(3)不稳定性物质向稳定性物质的转化。(4)符合复分解反应条件下的溶液中的

5、反应。2用焓变和熵变判断反应的方向判断一定温度、压强条件下反应的方向时，应同时考虑焓变与熵变两个因素，用HTS作为判据。在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向HTS0，表明反应不能自发进行。关键提醒HTS判据(1)判据HTS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。(2)反应方向与条件有关，常温、常压下能自发进行的反应在其他温度和压强下不一定能自发进行。(3)判据HTS0说明在一定温度和压强下反应有自发的趋势，不能说明在该条件下能否实际发生。反应能否发生、实现，还要看具体反应条件。 例1 下列反应在任意温度下一定能自发进行的是_。(1)2NaCl2Na

6、Cl2(2)2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJ mol1(3)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJ mol1(4)4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJ mol1(5)CO(g)=C(s，石墨)O2(g)H110.5 kJ mol1解析(1)反应需要通电才能进行，故该反应为非自发反应；(2)H0，任意温度下都有HTS0，S0，在高温下(T)时，HTS0，反应能自发进行。T时，反应不能自发进行。 (4)H0，S0，在低温下(T)时，HTS0，S0，该反应任意温度下都不能自发反应。答案(2)变式

7、训练1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答案C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；因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小；因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。二、化学反应的

8、方向与HTS的关系1若H0，即放热的熵增加的反应，所有温度下，反应一定能自发进行。2若H0、S0，即吸热的熵减小的反应，所有温度下，反应一定不能自发进行。3若H0、S0、S0，即吸热和熵增加的反应，高温下反应能自发进行。关键提醒温度、焓变和熵变对化学反应方向的影响(1)当焓变和熵变的作用相反且二者大小相差悬殊时，其中的某一因素占主导地位。(2)当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大时，温度对反应方向起决定作用。例如：有些反应常温下不能自发进行，在高温下能自发进行；有些反应高温下不能自发进行，在低温下能自发进行。例2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：CH4(g)=C(s)2H2(

9、g)，2CH4(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：的H(298 K)74.848 kJ mol1，S(298 K)80.674 J mol1K1的H(298 K)376.426 kJ mol1，S(298 K)220.211 J mol1K1已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题：(1)判断反应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_。A9

10、05.2 K B927 K C1 273 K D2 000 K解析(1) 反应的HTS0，S0，所以该反应自发进行所需要的温度条件为T1 709.4K。所以反应应在高温下才能自发进行。(2) 反应在常温下时，HTS74.848 kJ mol180.674103 kJ mol1K1298 K50.807 kJ mol10，所以该反应常温下不自发进行。(3)裂解为炭黑和H2时，HTS74.848 kJ mol180.674103 kJ mol1K1T927.8 K，即裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。裂解为乙炔时，HTS376.426 kJ mol1220.211103 kJ mol1K1T1

11、 709.4 K，即温度高于1 709.4 K自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度须控制在927.81 709.4 K。(4)为了提高甲烷的碳化程度，应满足两方面要求：温度应控制在927.81 709.4 K；温度越高，HTS越小，越有利于自发进行。所以选用1 273 K最好。答案(1)高温(2)不能自发进行(3)927.81 709.4 K(4)C反思感悟(1)利用HTS计算时，注意S单位的换算。(2)HTS越小，越有利于自发反应，反应进行的程度越大。(3)当H0，S0或H0，S0，说明石墨变成金刚石需吸收能量，则说明金刚石比石墨能量高，不稳定。2下列自发反应可用焓判据来解释的是 ()

12、A2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ mol1B(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ mol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJ mol1DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJ mol1答案C解析焓判据是指H0的反应，一般是自发的。只有C项符合题意。3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答案C解析反应能否自发进行，主要由自由能来决定，从公式GHTS可知G0，S0，故HTS0，此反应为非自发进行的反

13、应。5在一定条件下，对于反应mA(g)nB(g) cC(g)dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是()AH0 BH0S0S0 DH0S0答案A解析当T不变时，压强越大，C%越低，说明加压平衡左移，则mn0；温度越高，C%越低，说明升温，平衡左移，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，H0，S0 BH0CH0，S0 DH0，S0。 基础过关一、自发过程的判断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答案D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

14、、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。2知道了某过程有自发性之后，则()A可判断出过程的方向B可确定过程是否一定会发生C可预测过程发生完成的快慢D可判断过程的热效应答案A解析判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。二、化学反应进行的方向与焓变的关系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答案C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

15、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。三、化学反应进行的方向与熵变的关系4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答案C解析一个反应的HTS0，放热反应的H0，代入公式得HTS0，故是自发的，C对；非自发的反应，可以通过改变条件，使H、T、S发生改变，从而使HTS0B纯碳和氧气反应生

16、成CO(g)：S0C水蒸气变成液态水：S0DCaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：S0答案C解析水蒸气变成液态水是熵减小的过程。6在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是()理想气体的自发混合A此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态变化过程，即熵增大的过程B此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出C此过程是自发可逆的D此过程从有序到无序，混乱度增大答案C解析气体扩散过程是熵增加的过程，A、D正确；该过程不伴随能量变化，B正确；两种气体

17、混合后，不会再自发地分开，所以逆过程不能自发进行，C不正确。725 、1.01105 Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1自发进行的原因是()A是吸热反应B是放热反应C是熵减小的反应D熵增大效应大于能量效应答案D解析该反应是吸热反应，根据焓判据是不能自发进行的，说明该反应之所以能够自发进行是由于熵增效应，并且熵增效应大于能量效应。8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答案A解析当H0，S0时

18、不能判断HTS的正负，与T有关。当H0，S0，非自发反应。当H0时HTS0，一定是自发反应。当H0，S0时不能判断HTS的正负，与T有关。9分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJmol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJmol1DH2O2(l)= O2(g)H2O(l)H98 kJmol1答案D解析反应自发进行的前提条件是反应的HTS0，S0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，H0，S0，在较低温度下，HTS0，S0，若使反应自发进行，即HTS0，必

19、须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，H0，在任何温度下，HTS0，即在任何温度下反应均能自发进行。10已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为HTS0反应不能自发进行设反应A=DEHTS(4 50011T) Jmol1，要防止反应发生，温度必须()A高于409 KB低于136 KC高于136 K而低于409 KD低于409 K答案A解析要防止反应发生需满足HTS0的条件，解不等式得T409 K，故A正确。能力提升11某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质，所查资料信息如下：酸性：H2SO4H2SeO4H2TeO4；氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不

20、能直接化合；由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图所示。请回答下列问题：(1)H2与S化合的反应_热量(填“放出”或“吸收”)。(2)已知H2Te分解反应的S0，请解释为什么Te和H2不能直接化合：_。(3)上述资料信息中能够说明硫元素的非金属性强于硒元素的是_(填序号)。答案(1)放出(2)因为化合时H0，S0，故反应不能自发进行(3)解析(1)由图示可知，氢气与硫化合的反应H0，H2Te分解时S0，则化合生成H2Te的S0，故反应不能自发进行。12二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO

21、2(g)=2CO(g)O2(g)，该反应的H_0，S_0(填“”、“不能(2)ab解析该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即H0，因气体的物质的量增多，所以S0。HTS0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。拓展探究13金刚石和石墨本是一对孪生兄弟，但现在却是一个光彩夺目、坚硬无比，另一个漆黑一团，柔软细腻。只因为碳原子的排列不同，它们的价值便有了天壤之别。由于地球上天然金刚石很稀少，从21世纪50年代开始，很多国家都在进行把石墨转化为金刚石的尝试，在1 800 和7万个大气压的条件下，人们终于将石墨转变成了人造金刚石。已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的H1.895 kJmol1，HTS2.866 kJmol1，又已知石墨的熵S石5.694 Jmol1K1，求金刚石的熵S金，并回答这两种碳的同素异形体哪种更有序？(化学反应的熵变是生成物的总熵与反应物的总熵之差)答案S金2.436 Jmol1K1；金刚石更有序。解析石墨转化为金刚石的反应为C(石墨，s)=C(金刚石，s)，HTSHT(S金S石)2.866 kJmol1，即1.895 kJmol1298 K(S金5.694)103kJmol1K12.866 kJmol1，解得S金2.