2020-2021学年鲁科版选修4 第二单元第一节 化学反应的方向 学案

知识像烛光，能照亮一个人，也能照亮无数的人。-培根第一节 化学反应的方向目标与素养：1.了解焓变与熵变的含义。(宏观辨识)2.理解焓变、熵变与反应方向的关系。(证据推理)3.能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向。(模型认知)1反应焓变与反应方向(1)自发过程含义：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。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能自发进行的化学反应多数是H0的反应。有些H0的反应也能自发进行。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)熵概念：描述体系混乱度的一个物理量，符号为S，单位是Jmol1K1。特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。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。cS(混合物)S(纯净物)。(2)反应熵变 (3)反应熵变与反应方向二者关系。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焓变与熵变对反应方向的共同影响(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HTS。 (2)文字表述在温度和压强一定的条件下，自发反应总是向HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。(3)局限性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。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H和S确定的情况下，温度有可能对反应的方向起决定作用。1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(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HTS0，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H0是该过程自发进行的主要原因。(3)当H0、S0，温度越高越可能使HTS0，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DHTS0DHTS0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：S0B纯碳和氧气反应生成CO(g)：S0C气态水变成液态水：S0DCaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：S0CA项，NaCl(s)NaCl(aq)S0；B项，2C(s)O2(g) 2CO(g)S0；C项，H2O(g)H2O(l)S0；D项，CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)S0。化学反应方向的判断1.放热和熵增加都对HTS0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。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。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。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。温度与反应方向的关系：4.H与S共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。【典例】工业上利用甲烷制取碳黑的反应是CH4(g)=C(s)2H2(g)H(298 K)74.848 kJmol1S(298 K)80.674 Jmol1K1反应过程中容易发生副反应：2CH4(g)=C2H2(g)3H2(g)H(298 K)376.426 kJmol1S(298 K)220.211 Jmol1K1下列有关说法中正确的是()A反应在常温下就可以自发进行B焓变是副反应自发进行的决定因素C制取碳黑允许的最低温度是927.8 KD温度越高对制取碳黑越有利CHTS74.848 kJmol180.674103 kJmol1K1298 K50.807 kJmol10，所以该反应常温下不自发进行，A错误；反应是熵增加的吸热反应，熵变是决定该反应能否自发进行的因素，B错误；制取碳黑时，HTS74.848 kJmol180.674103 kJmol1K1T0，得T927.8 K，即制取碳黑的最低温度为927.8 K，C正确；温度过高时，可能会发生反应，D错误。(1)C(s)2H2(g)=CH4(g)在常温常压下_(填“能”或“不能”)自发进行？(2)由副反应可知，制取乙炔的最低温度是_。答案(1)能(2)1 709.4 K(1)在利用HTS作为判据判断反应方向时，给出H的单位通常为kJmol1，S的单位通常是Jmol1K1，进行计算时应将二者的单位统一。(2)利用H、S的符号和HTS进行推理，可以减少计算量。1在25 、1.01105 Pa下，反应2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1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。2对于平衡体系mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，下列结论正确的是()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mnpq，则此反应的S0C若此反应的H0、S0，则该反应在任何条件下均可自发进行D无论mn与pq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S0，故B项正确。1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。2以下反应均为自发反应，其中不能用焓判据解释的是()A2Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s)H0BC3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H0C2NH4Cl(s)Ca(OH)2(s)=2NH3(g)CaCl2(s)2H2O(l)H0D2Mg(s)O2(g)=2MgO(s)H0CC项反应的H0，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。3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。4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H、S应为()AH0、S0BH0、S0CH0、S0DH0、S0CA项，H0、S0时，HTS在任何温度下小于0；B项，H0、S0时，HTS在低温下小于0；C项，H0、S0时，HTS在高温下小于0；D项，H0、S0时，HTS在任何温度下大于0。5已知电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(l)H(298.15 K)94.0 kJmol1，S(298.15 K)75.8 Jmol1K1，假设H和S不随温度而变化，则此反应自发进行时的温度_。解析要使反应能够自发进行，则HTS0，即94.0 kJmol1T(75.8 Jmol1K1)103kJJ10，故T1 240 K。答案小于1 240 K- 7 - / 7