1、第二单元化学反应的方向与限度基础课时11化学反应的方向学 习 任 务1通过了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2通过三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。一、自发过程和自发反应1自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。(2)特点能量角度：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)。混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。2自发反应(1)定义：在一定温度和压强下，无
2、需外界帮助就能自动进行的化学反应。(2)自发反应的特征具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。体系趋向于从有序体系转变为无序体系。(正确的打“”，错误的打“”)(1)自发过程不需任何条件就能发生()(2)室温下冰变成水属于自发过程()(3)水由高处向低处流属于自发过程()(4)能自发进行的反应速率一定很大()二、化学反应进行方向的判据1反应焓变与反应方向(1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。(2)焓变与化学反应进行方向
3、的关系多数放热反应是自发进行的。如：燃烧反应、中和反应等。有不少吸热的反应也能自发进行。如：NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H0还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。如：CaCO3(g)CaO(s)CO2(g)H02反应熵变与反应方向(1)熵：用来量度体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大，符号为S。(2)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号S0)。(3)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。(4)熵变与
4、化学反应进行方向的关系许多熵增的反应是自发的。如：2KClO32KCl3O2；CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2等。有些熵减的反应也可以自发进行。如：Ca(OH)2(aq)CO2(g)=CaCO3(s)H2O(l)。3焓变与熵变对反应方向的共同影响(1)复合判据为体系的自由能变化(符号为G，单位为kJmol1)，综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行方向的判断，GHTS。(2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向GHTS0的方向进行，直到达平衡状态。当H0，S0时，G0，反应能自发进行。当H0，S0时，G0，反应不能自发进行。当H0，S0或H0，S0时，反应是否自
5、发进行与温度有关，在一定温度下可使G0，即反应达到平衡状态。(正确的打“”，错误的打“”)(1)放热反应一定能自发进行()(2)同种物质不同状态时熵值不同，气态时最大()(3)熵增的反应一定能自发进行()(4)自发反应在任何条件下均可发生()(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()化学反应进行的方向实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的。例如，下列反应：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ/molZn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)H216.8 kJ/mol因此，有人认为，只有放热的反应才能自发进行，这样就可以根据化学反应是吸
6、热的还是放热的来判断化学反应的方向。而事实表明，有些吸热反应也可以自发进行。例如，通过实验知道，Ba(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的，但是这个反应却是可以自发进行的。又如：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/mol这些吸热反应都是可以自发进行的。所以，不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向。实验发现，体系有自发地向混乱度增加(即熵增，S0)的方向转变的倾向。例如：Zn(s)H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)H2(g)2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)
7、这些自发进行的化学反应都是熵增的过程，即S0。但是，有些熵减的过程也能自发进行。例如，乙烯聚合为聚乙烯的反应，是熵减的过程，即S0，却能够自发进行。再如：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)4Fe(OH)2(s)O2(g)2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)这些化学反应的SH2O(l)H2O(s)问题3碳酸钙高温分解反应的熵如何变化？ 提示反应由固体变为固体和气体，混乱度增加，即熵增加。问题4对于反应2NO2(g)N2O4(g)H0的过程一定能自发进行，S0，只能说明该过程有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定；有些S0的过程也能自发进行，如10 的液态水会自动结
8、冰成为固态。问题6一定条件下，温度也是决定反应是否自发进行的一个条件吗？提示HTS为判断反应自发性的复合判据，当H和S符号一致时，T决定HTS的正负。1化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系易错提醒(1)自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变。(2)过程的自发性只能用于判断过程进行的方向，是否能实现还要看具体的条件。(3)要利用焓判据和熵判据综合判断反应进行的方向，不能简单地单独使用。2自由能判断反应进行方向的规律1已知吸热反应：2CO(g)=2C(s)O2(g)，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任何温度下都能自发进行D任何温度下都不能自发
9、进行D已知反应：2CO(g)=2C(s)O2(g)的H0，S0，所以HTS0，在任何温度下反应都是不能自发进行的，A、B、C错误，D正确。2下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是()A放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程B4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJmol1S280.1 Jmol1K1在常温常压下能自发进行C在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1 200 K)下则能自发进行D放热过程(H0)或熵增加(S0)的过程一定是自发的D放热的自发过程可能熵减小，吸热的自发过程是
10、熵增加的过程，A项正确；根据GHTS444.3 kJmol1298 K(280.1103 kJmol1K1)360.83 kJmol10，此时焓变对反应的方向起决定性作用，常温常压下能自发进行，B项正确；碳酸钙分解反应的H0且S0，同样根据GHTS0可知在高温下可自发进行，C项正确；焓减小或熵增的过程不一定都是自发进行的，有的反应需在外力作用下才能进行，D项错误。1下列关于判断反应的方向的说法正确的是()A所有自发进行的化学反应都是放热反应B自发反应在任何条件下都能发生C由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的反应D同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同C焓判据与熵判据都不能单独作
11、为反应自发性的判据，二者组合而成的复合判据，更适合于所有的反应，A项错误，C项正确；在一定条件下能自发进行的反应，改变条件可能不能自发进行，B项错误；同一物质S(s)S(l)S(g)，D项错误。2下列说法中正确的是()A冰在室温下自动融化成水，这是熵增的过程 B能够自发进行的反应一定都是放热反应 CH0的反应均是自发进行的反应 D能够自发进行的反应一定都是熵增的过程AA反应向熵增方向进行，同种物质熵值：液体固体，冰在室温下自动融化成水，是熵增的重要结果，故A正确；B能够自发进行的反应不一定都是放热反应，有些吸热反应也能自发进行，故B错误；CH0的反应不一能定自发进行，故C错误；D有些熵减的反应
12、也能自发进行，故D错误。3下列说法正确的是()A凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的B自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小C常温下，反应C(s)CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0D反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0C不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)CO2(g)2CO(g)不能自发进行可知，该反应的HTS0，又知该反应S0，则该反应的H0，C项正确；反应2
13、Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则HTS0，因S0，则H0，D项错误。425 、1.01105 Pa时，反应：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1能自发进行，其原因是()A该反应是吸热反应B该反应是放热反应C该反应是熵减小的反应D熵增效应大于能量效应D根据熵判据，该反应是熵增反应，能自发进行；根据焓判据，该反应是吸热反应，不能自发进行。事实上该反应能自发进行，说明熵增效应大于能量效应。5现有反应：2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H0，下列有关说法正确的是()AH0的化学反应一定不能自发进行B该反应熵增大(即S0)C该反应在任何条件下一定能自发进行D自发过程一定使体系的熵增大BH0的化学反应也有能自发进行的，A项错误；B项正确；该反应只有在高温条件下才能自发进行，C项错误；自发过程也有使体系的熵减小的，D项错误。
