2017-2018学年高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 第一课时 化学反应的方向学案 苏教版选修4.doc

第一课时化学反应的方向课标要求1了解自发反应与非自发反应的含义 。2了解熵的基本含义及能量判据和熵判据的基本内容。3能依据化学反应的焓变与熵变判断反应进行的方向。1在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应称之为自发反应。2同种同量物质的熵值：S(g)S(l)S(s)。有气体生成的反应，固体溶于水的过程是熵增加的过程。3大多数放热反应都能自发进行；大多数熵增的反应都能自发进行。4焓减(H0)反应在所有温度下都能自发进行。焓增(H0)、熵减(S0)反应在任何温度下都不能自发进行；焓减、熵减反应在低温下自发进行；焓增、熵增反应在高温下能自发进行。自然界变化的方向性与化学反应的方向性1自然界变化的方向性(1)自然界的变化具有方向性。(2)实例室温下，冰会融化成水，而水不能结成冰；水总是从高处流向低处，而不会自动从低处流向高处。2化学反应的方向性(1)化学反应具有方向性，许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。(2)写出下列反应的化学方程式，并判断是否能自动进行：化学反应化学方程式是否自动锌与硫酸铜溶液ZnCuSO4=ZnSO4Cu是氯气与溴化钾溶液Cl22KBr=2KClBr2是乙烯与溴单质的四氯化碳溶液CH2CH2Br2CH2BrCH2Br是(3)自发反应：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。特别提醒(1)自发反应可被利用来完成有用功。例如：甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功；锌与CuSO4溶液反应可设计成原电池。(2)非自发反应要想发生，则必须对它做功。例如：通电将水分解成H2和O2；植物在光照下，能将CO2和H2O转化成C6H12O6和O2。1下列过程非自发进行的是()A水由高处向低处流B天然气的燃烧C铁在潮湿空气中生锈 D室温下水结成冰解析：选D水由高处向低处流，天然气的燃烧，铁在潮湿的空气中生锈均属自发过程；室温下，水结冰属非自发过程。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反应B非自发进行的反应一定不可能发生反应C能自发进行的反应实际可能没有发生反应D常温下，2H2O2H2O2，即常温下水的分解反应是自发反应解析：选C能自发进行的反应不一定迅速反应，如铁的生锈，A错误；非自发不含有“不可能”之意，如水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他功，B错误；水在常温常压下电解才发生分解，即环境对它做功才能使它发生，所以是非自发反应，D错误。化学反应方向的判断 1焓变与反应方向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放热反应，即H0，一般能自发进行；若该反应为吸热反应，即H0，一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特别提醒有些吸热反应也能自发进行，如2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H0，能自发进行。2熵变与反应方向(1)熵：科学家用来量度体系混乱程度的物理量，用S表示。(2)熵变：SS(生成物)S(反应物)(3)熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变大于零。(4)熵判据：体系有自发地向熵增的方向转变的倾向，熵变是影响反应自发进行的一个因素，但不是唯一因素。(5)熵变对化学反应方向的影响。熵增加的反应在一定条件下都可自发进行。如2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)在常温下能自发进行。有些熵减小的反应也能自发进行。如NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)。3焓变、熵变与反应方向(1)含义：体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。(2)反应方向的判断反应自发性的判断必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时，H0，则反应一定能自发进行；H0，S0，则反应一定不能自发进行；H0，S0，S0，反应可能自发进行，也可能不自发进行，与反应的温度有关。以上规律称为复合判据。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)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()答案：(1)(2)(3)(4)(5)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H、S应为()AH0，S0BH0，S0CH0，S0 DH0，S0解析：选C根据HTS0才能自发进行，2AB(g)C(g)3D(g)在高温时能自发进行，故H0，S0，故C正确。方法技巧化学反应进行方向的判断方法HTS0反应能自发进行；HTS0反应达到平衡状态；HTS0反应不能自发进行。温度与反应方向关系：三级训练节节过关1下列关于自发反应的叙述正确的是()A自发反应是无需外界帮助就能自动进行的反应B在自然界中没有任何条件的自发反应是不存在的C在通常状况下冰能自行融化，所以它是自发反应D所有能发生的化学反应都是自发反应解析：选B自发反应是在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应，如物质的燃烧是自发反应，但需要点燃的条件等，所以A项和D项错误、B项正确。自发反应研究的是化学反应，而自发过程也包括物理过程，冰融化属自发过程，C错误。2现有下列反应：已知298 K下反应2Al2O3(s)3C(s)=4Al(s)3CO2(g)H2 171 kJmol1，S635.5 Jmol1K1，则下列说法正确的是()A由题给H值可知，该反应是一个放热反应BS0表明该反应是一个熵增加的反应C该反应低温时能自发进行D该反应一定不能自发进行解析：选B反应的H0，为吸热反应，S0为熵增的反应，反应在高温时可能自发进行。3对于化学反应方向的确定，下列说法不正确的是()A在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向B温度、压强一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行C反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素D固体的溶解过程与熵变有关解析：选C焓变和熵变是一定条件下化学反应能否自发进行的复合判据，A正确，C不正确；放热反应的焓变小于零，熵增加反应熵变大于零，都对HTS0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应H0、S0，所以根据HTS可知在温度较高的时候，可能小于0。(3)根据HTSH/S1 111.6 K。答案：(1)不能(2)能(3)1 111.6 K一、单项选择题1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：选C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，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。2以下说法正确的是()A所有自发进行的化学反应是熵增加的反应B熵增加的反应都是自发反应C由熵判据可以直接决定反应方向D熵变是决定反应是否可以自发进行的其中一个因素解析：选D熵增加有利于反应自发进行，有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，A、B错误；反应熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素，C错误，D正确。3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BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1，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：选B有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行，A项错误；应利用复合判据进行判断，C项错误；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，D项错误。4已知反应2CO(g)=2C(s)O2(g)的H为正值，S为负值。设H和S不随温度而变，下列说法正确的是()A低温下能自发进行B高温下能自发进行C低温下不能自发进行，高温下能自发进行D任何温度下都不能自发进行解析：选D因H0，S0时，所以2CO(g)=2C(s)O2(g)在任何温度下都不能自发进行。5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：选C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、不定项选择题6某化学反应其H122 kJmol1，S231 J(molK)1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A在任何温度下都能自发进行B在任何温度下都不能自发进行C仅在高温下自发进行D仅在低温下自发进行解析：选C当HTS0时，反应可以自发进行，由于该反应的H、S均为正值，则只有在高温时HTS才有可能为负值，反应才可能自发进行。7已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不可能自发进行的是()A2O3(g)=3O2(g)H0CN2(g)3H2(g)=2NH3(g)H0解析：选B A项，反应是一个H0的反应，一定能自发进行；B项，反应是一个H0，S0的反应，一定不能自发进行；C项，反应是一个H0，S0，S0的反应，高温下可以自发进行。8下列说法正确的是()A同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃的条件下H不同B常温下，反应C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0C某反应低温条件下能够自发进行，则高温条件下一定能够自发DKNO3溶于水的过程熵值增大解析：选BD同温同压下，反应的条件不会影响H，A项错误；反应自发进行的判据为HTS0，则HTS0，B项正确；由HTS0可知，当H0，S0时，温度越高，反应自发进行的可能性越小，C项错误；溶解过程是一个熵增的过程，D项正确。三、非选择题9指出下列反应或过程的S的正、负号，并判断常温时，反应能否自发进行。(1)2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)S_0，_自发进行(2)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)S_0，_自发进行(3)10 的水结冰S_0，_自发进行解析：(1)反应为S0的反应，能自发进行；(2)反应的S0，但常温下不能自发进行，高温时能自发进行；(3)过程S0，但能自发进行。答案：(1)能(2)不能(3)能10有A、B、C、D四个反应：反应ABCDH/(kJmol1)10.51.8012611.7S/(Jmol1K1)30.0113.084.0105.0则在任何温度下都能自发进行的反应是_；任何温度下都不能自发进行的反应是_；另两个反应中，在温度高于_时可自发进行的反应是_；在温度低于_时可自发进行的反应是_。解析：放热的熵增反应在任何温度下都能自发进行，吸热的熵减反应在任何温度下都不能自发进行；放热的熵减反应在低温下能自发进行，吸热的熵增反应在高温下可以自发进行，具体温度可以根据HTS0计算出来。C在任何温度下均自发进行，B在任何温度下均不能自发进行。对于A反应HTS10.5 kJmol1T30.0103 kJmol1K10，故T350 K，即t77 ；对于D反应HTS11.7 kJmol1T(105.0)103 kJmol1K10，故T111.4 K，即t161.6 。答案：CB77A161.6D一、单项选择题125 、1.01105 Pa时，反应：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1自发进行的原因是该反应()A是吸热反应B是放热反应C是熵减反应 D熵增效应大于能量效应解析：选D该反应是吸热反应，从焓判据角度分析，不能自发进行。但该反应是一个熵增的反应，该反应可自发进行，所以应是熵增效应大于能量效应。2下列反应过程中，H0且S0的是()ACaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)BNH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)C4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)DH2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)解析：选AA项是体系混乱程度增大的吸热反应，正确；B、C、D项是体系混乱程度减小的放热反应，均错误。3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解析：选DA项，H0，S0，任何温度下都不能自发进行，错误；B项，H0，S0，高温下不能自发进行，错误；C项，H0，S0，低温下不能自发进行，错误；D项，H0，S0，任何温度下都能自发进行，正确。4对于温度与反应方向的关系，下列判断正确的是()AH0，S0，所有温度下反应都自发进行BH0，S0，所有温度下反应都自发进行CH0，S0，高温下反应自发进行DH0，S0，所有温度下反应都自发进行解析：选A根据HTS的符号判断反应是否自发。A项，根据反应自发进行的判断依据，可知熵增焓减反应一定自发进行，正确；B项，焓增熵增，低温下不可自发进行，错误；C项，焓减熵减的反应在高温下不可自发进行，错误；D项，焓增熵减在任何温度下都不自发进行，错误。5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反应的焓变和熵变分别为H2 180.9 Jmol1；S6.61 Jmol1K1，当HTS0时能自发反应)()A会变B不会变C不能确定 D升高温度才会变解析：选A在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向着HTS0的方向进行，直至达到平衡态。该条件下白锡转化为灰锡反应的HTS2 180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol10，故A项正确。8下列有关说法不正确的是()A反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0BCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0C一定温度下，反应MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的H0，S0，故不能自发进行，正确。三、非选择题9向锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体，在一小木块上洒少量水，将锥形瓶放在木块上，再向其中加入约40 g Ba(OH)28H2O，如图所示。用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。回答下列各问题：(1)拿起木块时发现_，证明该反应的H_(填“”或“”或“”)0。(3)下列变化过程与该实验中的焓变和熵变相同的是_。ANH4NO3溶于水BCaCO3的分解反应CNaOH溶于水 D甲烷的燃烧解析：(3)该实验中反应方程式的特点为H0，S0，因此A、B符合，C、D项中反应的H0。答案：(1)锥形瓶“粘”在木块上(2)2NH4ClBa(OH)28H2O=BaCl22NH310H2O气体(3)AB10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，碲与氢气不能直接化合由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图请回答下列问题：(1)H2与硫化合的反应_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非金属性强于硒元素的是_(填序号)。解析：(1)由图示可知H2与硫化合的反应H0，故为放热反应。(2)由图示可知H2与Te化合的反应H0，H2Te分解时S0，则化合生成H2Te的S0，即HTS0，故反应不能自发进行。答案：(1)放出(2)因为化合时H0，S0，HTS0，故反应不能自发进行(3)