1、第三节化学反应的方向基础课时7化学反应的方向学 习 任 务1了解自发过程和化学反应的自发性。2知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。一、自发过程与自发反应的比较自发过程自发反应含义在一定条件下，不需借助外力就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用(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自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？提示不是
2、。如H2和O2反应需要点燃。下列不属于自发进行的变化是()A红墨水加到清水中使整杯水变红B冰在室温下融化成水C水电解生成氢气和氧气D铁器在潮湿的空气中生锈C红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化成水、铁器在潮湿的空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D项均属于自发进行的变化，而水电解生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项不属于自发进行的变化。二、化学反应的方向与焓变的关系1分析下列反应进行的方向与H之间的关系(1)H2(g)O2(g)=H2O(l)，燃烧反应是放热反应，H0，常温下能自发进行。(2)Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)，
3、该反应是放热反应，H0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。2自发反应与焓变的关系大多数放热反应是可以自发进行的，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素。下列过程的方向能用焓判据判断的是()A湿的衣服经过晾晒变干B硝酸铵溶于水C水蒸气凝结成水DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0C湿的衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变为水蒸气的过程，不能用焓判据判断；硝酸铵溶于水为熵增加的过程，不能用焓判据判断；水蒸气凝结为水放出热量，可用焓判据判断；CaCO3分解为吸热反应，不能用焓判据判断。三、化学
4、反应的方向与熵变的关系1熵的含义自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。2影响熵大小的因素(1)同一条件下，不同的物质熵值不同。(2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)S(s)。(3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大。3反应熵变与反应方向(1)二者关系(2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。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。(
5、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。4反应熵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。如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 Jmol1K1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是()A化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的熵变直接决定了反应的方向C熵值增大的反应都是混乱度增大的反应D能自发进行的反应熵值都增大CA项，化学反应有利于向熵增方向自发进行，
6、故A错；B项，熵变不是判断化学反应方向的唯一判据，故B错；D项，能自发进行的反应也有熵减的反应，如NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)，故D错。判断化学反应方向的依据汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代化城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)。问题1阅读素材分析如何判断上述反应能否自发进行？提示可以利用反应的焓变和熵变来综合判断反应能否自发进行。问题2查阅资料可知上述反应的H746.8 kJmol1、S197.5 Jmol1K1。试着分析该反应室温(298 K)下能否自发进行？ 提
7、示该反应室温时，GHTS687.9 kJmol10，能自发进行。问题3汽车中的尾气处理装置中都使用了催化剂，分析催化剂的作用是什么？ 提示加快反应速率。1焓判据：放热过程中体系能量降低，H0)的方向转变的倾向。3复合判据(1)判据(2)温度对反应方向的影响1(2021山东高二期中)下列说法错误的是()AH0，S0的反应在温度低时不能自发进行B一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)Cl2(g)的H0、S0C反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0DNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g) H185.57 kJmol1能自发进行，原因是
8、体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向A根据GHTS判断，对于H0，S0的反应，在任何温度时，G0，反应均能自发进行，A错误；反应MgCl2(l)Mg(l)Cl2(g)为分解反应，故为吸热反应，则H0，反应物无气体，生成物有气体，则S0,B正确；反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)的S0，在室温下可自发进行，则GHTS0，则该反应的H0,C正确；该反应的H0，由于该反应是固体反应物生成气体，S0，则该反应在一定条件下能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，D正确。2已知反应：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，
9、其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。该反应_(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_。解析GHTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJmol1K1)69.7 kJmol10，故理论上该反应能自发进行。答案能该反应的HTS69.7 kJmol10不能自发进行，B错误； 2Ag(s)Cl2(g)=2AgCl(s)H0、S0，温度较低时G0，故低温能自发进行，C错误； 2HgO(s)=2Hg(l) O2(g)H0、S0，温度较高时G0，故高温能自发进行，D错误。4在25 、1.01105 Pa下，反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g
10、)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，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。5已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.3 kJmol1S160.4 Jmol1K1，则(1)该反应_(填“能”“不能”)自发进行。(2)据本题反应数据分析，温度_(填“能”“否”)成为反应方向的决定因素。(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为_。解析(1)HTS178.3 kJmol1298.15 K(160.4103) kJmol1K1130.5 kJmol10，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应H0、S0，所以根据HTS可知在温度较高的情况下，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