2020-2021學(xué)年魯科版選修4 第二單元第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向 學(xué)案

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1、知識(shí)像燭光，能照亮一個(gè)人，也能照亮無數(shù)的人。-培根第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解焓變與熵變的含義。(宏觀辨識(shí))2.理解焓變、熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系。(證據(jù)推理)3.能綜合運(yùn)用焓變與熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。(模型認(rèn)知)1反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向(1)自發(fā)過程含義：在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。特點(diǎn)a體系趨向于從高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍芰繝顟B(tài)。b在密閉條件下，體系趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)。c具有方向性：即過程的某個(gè)方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)。 微點(diǎn)撥：自發(fā)過程需要在一定的溫度和壓強(qiáng)下才可以發(fā)生。(2)反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向的關(guān)

2、系能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)多數(shù)是H0的反應(yīng)。有些H0的反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)的焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的影響因素，但不是唯一因素。2反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向(1)熵概念：描述體系混亂度的一個(gè)物理量，符號(hào)為S，單位是Jmol1K1。特點(diǎn)：混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大。影響因素。a同一物質(zhì)：S(高溫)S(低溫)，S(g)S(l)S(s)。b不同物質(zhì)：相同條件下不同物質(zhì)具有不同的熵值，分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，熵值越大。cS(混合物)S(純凈物)。(2)反應(yīng)熵變 (3)反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向二者關(guān)系。結(jié)論：熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。微點(diǎn)撥：熵變正負(fù)的判斷(1)物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)

3、到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，熵變?yōu)檎?，是熵增加的過程。(2)氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，是熵增加的反應(yīng)。(3)氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是負(fù)值，是熵減小的反應(yīng)。3焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響(1)反應(yīng)方向的判據(jù)在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果。反應(yīng)的判據(jù)為HTS。 (2)文字表述在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向HTS0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。(3)局限性只能用于一定溫度和壓強(qiáng)條件下的反應(yīng)，不能用于其他條件下的反應(yīng)。僅僅可以用于判斷溫度和壓強(qiáng)一定的條件下反應(yīng)自動(dòng)發(fā)生的趨勢(shì)，不能說明反應(yīng)在該條件下能否實(shí)際發(fā)生。微點(diǎn)撥：在H和S

4、確定的情況下，溫度有可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定作用。1判斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“”。)(1)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)是一個(gè)熵減過程。()(2)10 的水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋該變化過程的自發(fā)性。()(3)吸熱且熵增加的反應(yīng)，溫度越低反應(yīng)越可能自發(fā)進(jìn)行。()(4)由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程。()(5)一個(gè)反應(yīng)的HTS0，則該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。()提示(1)CaCO3分解反應(yīng)是一個(gè)氣體物質(zhì)的量增多的反應(yīng)，故為熵增過程。(2)10 的水結(jié)成冰是一個(gè)熵減過程，該過程能自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)用焓變的判據(jù)解釋，即H0是該過程自發(fā)進(jìn)行的主要原因。(3

5、)當(dāng)H0、S0，溫度越高越可能使HTS0，即有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。(4)(5)2自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是()A吸熱反應(yīng)B放熱反應(yīng)C熵增加反應(yīng)DHTS0DHTS0的反應(yīng)為自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。3下列對(duì)熵變的判斷中不正確的是()A少量的食鹽溶解于水中：S0B純碳和氧氣反應(yīng)生成CO(g)：S0C氣態(tài)水變成液態(tài)水：S0DCaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：S0CA項(xiàng)，NaCl(s)NaCl(aq)S0；B項(xiàng)，2C(s)O2(g) 2CO(g)S0；C項(xiàng)，H2O(g)H2O(l)S0；D項(xiàng)，CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)S0?；瘜W(xué)反應(yīng)方向的判斷1.放熱和熵增加都對(duì)HTS0有所貢獻(xiàn)，因此放

6、熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。2當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反，且二者大小相差懸殊時(shí)，某一因素可能占主導(dǎo)地位。一般常溫下自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，焓變對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。一般常溫下自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)，熵變對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。3如果反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反且相差不大時(shí)，溫度可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系：4.H與S共同影響一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下能否自發(fā)進(jìn)行，它們與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)?！镜淅抗I(yè)上利用甲烷制取碳黑的反應(yīng)是CH4(g)=C(s)2H2(g)H(298 K)74.848 kJmol1S(298 K)80.674 Jmol1K1反

7、應(yīng)過程中容易發(fā)生副反應(yīng)：2CH4(g)=C2H2(g)3H2(g)H(298 K)376.426 kJmol1S(298 K)220.211 Jmol1K1下列有關(guān)說法中正確的是()A反應(yīng)在常溫下就可以自發(fā)進(jìn)行B焓變是副反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的決定因素C制取碳黑允許的最低溫度是927.8 KD溫度越高對(duì)制取碳黑越有利CHTS74.848 kJmol180.674103 kJmol1K1298 K50.807 kJmol10，所以該反應(yīng)常溫下不自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤；反應(yīng)是熵增加的吸熱反應(yīng)，熵變是決定該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素，B錯(cuò)誤；制取碳黑時(shí)，HTS74.848 kJmol180.674103 kJmol1K

8、1T0，得T927.8 K，即制取碳黑的最低溫度為927.8 K，C正確；溫度過高時(shí)，可能會(huì)發(fā)生反應(yīng)，D錯(cuò)誤。(1)C(s)2H2(g)=CH4(g)在常溫常壓下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行？(2)由副反應(yīng)可知，制取乙炔的最低溫度是_。答案(1)能(2)1 709.4 K(1)在利用HTS作為判據(jù)判斷反應(yīng)方向時(shí)，給出H的單位通常為kJmol1，S的單位通常是Jmol1K1，進(jìn)行計(jì)算時(shí)應(yīng)將二者的單位統(tǒng)一。(2)利用H、S的符號(hào)和HTS進(jìn)行推理，可以減少計(jì)算量。1在25 、1.01105 Pa下，反應(yīng)2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1能自發(fā)進(jìn)行的合理解釋是()A

9、該反應(yīng)是分解反應(yīng)B該反應(yīng)的熵增效應(yīng)大于焓變效應(yīng)C該反應(yīng)是熵減反應(yīng)D該反應(yīng)是放熱反應(yīng)B該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，但不能只用焓判據(jù)來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。該反應(yīng)是熵增反應(yīng)，且能夠自發(fā)進(jìn)行，說明該反應(yīng)的熵增效應(yīng)大于焓變效應(yīng)，B項(xiàng)正確。2對(duì)于平衡體系mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，下列結(jié)論正確的是()A若此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)在任何條件下均可自發(fā)進(jìn)行B若mnpq，則此反應(yīng)的S0C若此反應(yīng)的H0、S0，則該反應(yīng)在任何條件下均可自發(fā)進(jìn)行D無論mn與pq的大小關(guān)系如何，該反應(yīng)過程均是熵增加的過程B放熱的熵增反應(yīng)才能在任何條件下均可自發(fā)進(jìn)行，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體分子數(shù)增加，反應(yīng)的S0，故B項(xiàng)正確。1下列生活

10、中的自發(fā)過程能用熵判據(jù)解釋的是()A自然界中水由高處往低處流B低于0 時(shí)水變成冰C墨水滴到水中會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)水體D鐵器暴露在潮濕的空氣中會(huì)生銹并放出熱量C熵變?cè)谀撤N意義上可以理解為體系混亂程度的變化，體系中微粒排列越規(guī)則，熵越小，越混亂，熵越大。C項(xiàng)中墨水在水中擴(kuò)散開是熵增加的過程。故選C項(xiàng)。2以下反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng)，其中不能用焓判據(jù)解釋的是()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項(xiàng)反應(yīng)的

11、H0，由焓判據(jù)判斷反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而題給條件是能自發(fā)進(jìn)行，所以C項(xiàng)中的反應(yīng)不能用焓判據(jù)解釋。3下列說法正確的是()A氨氣和氯化氫的反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)B氨氣和氯化氫的反應(yīng)是焓增加的反應(yīng)C碳酸氫銨的分解是熵增加的反應(yīng)D碳酸氫銨的分解由于是焓減小的反應(yīng)，所以不能自發(fā)進(jìn)行C氨氣和氯化氫的反應(yīng)是氣體體積減小的化合反應(yīng)，所以熵減小、焓減小；碳酸氫銨的分解是一個(gè)氣體體積增加的分解反應(yīng)，所以是一個(gè)熵增加、焓增加的反應(yīng)。4某反應(yīng)2AB(g)C(g)3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的H、S應(yīng)為()AH0、S0BH0、S0CH0、S0DH0、S0CA項(xiàng)，H0、S0時(shí)，HTS在任何溫度下小于0；B項(xiàng)，H0、S0時(shí)，HTS在低溫下小于0；C項(xiàng)，H0、S0時(shí)，HTS在高溫下小于0；D項(xiàng)，H0、S0時(shí)，HTS在任何溫度下大于0。5已知電子工業(yè)中清洗硅片上的SiO2(s)的反應(yīng)為SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(l)H(298.15 K)94.0 kJmol1，S(298.15 K)75.8 Jmol1K1，假設(shè)H和S不隨溫度而變化，則此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行時(shí)的溫度_。解析要使反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則HTS0，即94.0 kJmol1T(75.8 Jmol1K1)103kJJ10，故T1 240 K。答案小于1 240 K- 7 - / 7