1、第二单元化学反应的方向和限度第1课时化学反应的方向学习目标定位知道自发过程和自发反应的主要特点，知道焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。1根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是()A水由高处往低处流 B气温升高冰雪融化C室温下，水自动结成冰 D生锈的铁变光亮答案AB(2)自发过程具有的特点体系趋向于从能量较高状态转变为能量较低状态(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。2有下列化学反应：白磷自燃、氯化氢分解、煤燃烧
2、、钠与水反应、酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是，属于放热反应的是。3自发过程和自发反应自发过程自发反应含义在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程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征具有方向性，即反应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是肯定不能自发进行的举例高山流水，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探究点一化学反应的方向与焓变的关系1根据下图，回答有关问题。(1)图1表示的反应释放能量，为放热反应，体系能量由高到低，趋向稳
3、定，该过程一般能自发进行。(2)图2表示的反应吸收能量，为吸热反应，体系能量由低到高，趋向不稳定，根据自发过程的特点，该反应一般不能自发进行。2分析下列反应进行的方向与H之间的关系：(1)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸碱中和反应是放热反应，H0，常温下能自发进行。(2)2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，该反应是放热反应，H0，该反应在常温下能自发进行。(4)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)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。归纳总结自发反应与焓变的关系多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应
4、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，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。活学活用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，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，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。2实验证明，多数能自发进行的反应都是放
5、热反应。对此说法的理解的叙述中，正确的是()A所有的放热反应都是自发进行的B所有的自发反应都是放热的C焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的判据答案C解析多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数”，必定存在特例，所以只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素，但不是唯一因素”。探究点二化学反应的方向与熵变的关系1熵的概念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，熵的概念是衡量一个体系混乱度的物理量，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
6、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熵判据在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。(1)当S0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行。(2)当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。3判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增大”、“减小”或“无明显变化”。(1)2H2(g)O2(g)2H2O(l)_。(2)H2(g)Cl2(g)2HCl(g)_。(3)(NH4)2CO3(s)=
7、NH4HCO3(s)NH3(g)_。(4)Cu(s)Cl2(g)CuCl2(s)_。答案(1)减小(2)无明显变化(3)增大(4)减小解析对同一种物质，由于S(g)S(l)S(s)，故气体液体固体是熵减小的变化，反之是熵增大的变化。4已知下列热化学方程式Ag(aq)Cl(aq)=AgCl(s)H51.1 kJmol12Mg(s)O2(g)=2MgO(s)H1 203.2 kJmol1K(s)H2O(l)=K(aq)OH(aq)H2(g)H196.6 kJmol1(1)根据所学知识和生活经验，分析判断在常温下是否能自发进行，这些反应过程的焓变和熵变是否有利于反应自发进行？将其答案填入下表：反应方
8、向性焓变熵变AgNO3溶液与NaCl溶液反应镁条置于空气中被氧化钾与水反应(2)由上表可知，要正确判断一个化学反应是否能自发进行的依据是_。答案(1)自发进行H0，有利自发S0，不利自发自发进行H0，有利自发S0，不利自发自发进行H0，有利自发S0，有利自发(2)综合考虑反应的焓变与熵变基础过关一、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、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
9、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、焓变和熵变3冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是()AH0，S0 BH0CH0，S0 DH0，S0。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，下列说法中正确的是()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答案D解析因为H0，S0B炭和氧气反应生成CO(g)：S0C水蒸气变成液态水：S0
10、DCaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：S0答案C解析熵变是依据混乱度来取值的。混乱度的大小取决于能够自由运动的粒子的数目。因此A、D均因增大了混乱度而熵增大。C项由于气体变为液体而混乱度减小，故应是熵减小。B中由于产生的一氧化碳分子数大于消耗的氧气分子数，所以混乱度应该增大(炭是固体，认为粒子排列有序，混乱度很低)。三、化学反应方向的判断6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解析一个反应是
11、不是自发的，H和S都对反应有影响，不由单方面决定，A、B错误；熵增加即S0，放热反应即H0，一定是自发的，C对；非自发的反应，可以通过改变条件，实现自发，D错误。7下列自发反应可用焓判据来解释的是()A2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1B(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJmol1DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJmol1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。825 、1.01105 Pa时，反应2N2O5(g
12、)=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。9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，故A正确。10下列关于化学反应的自发性叙述
13、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H的正负，与T有关。11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)H
14、98 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。能力提升12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
15、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。13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 、101 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 、101 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应，焓变和熵变分别为H2 180.9 Jmol1，S6.61 Jmol1K1)A会变 B不会变C不能确定 D升高温度才会变答案A解析在等温等压条件下，自发反应
16、总是向着HTS0的方向进行，直至平衡状态。在0 、101 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡就转化为求算反应白锡灰锡HTS的问题。HTS2 180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol10，因此在此温度和压强下白锡会变为灰锡。14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()AH0BH0S0S0DH0S0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，HH2SeO4H2TeO
17、4氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不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H2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。拓展探究16工业上用赤铁矿生产铁，可以选择的还原剂有C和H2。根据所学知识判断：哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低？已知：Fe2O3(s)C(s)=2Fe(s)CO2(g)H233.8 kJmol1，S0.279 kJmol1K1Fe2O3(s)3H2(g)=2Fe(s)3H2O(g)H98 kJmol1，S0.144 2 kJmol1K1答案用H2作还原剂时反应自发进行的温度较低。解析根据HTS0为平衡状态，HTS0为自发状态，故T时该反应能自发进行。用C作还原剂时T1838.0 K；用H2作还原剂时T2679.6 K。故用H2作还原剂时，反应自发进行的温度较低。
