2020-2021學年魯科版選修4 第二單元第一節(jié) 化學反應的方向 學案

知識像燭光，能照亮一個人，也能照亮無數(shù)的人。-培根第一節(jié) 化學反應的方向目標與素養(yǎng)：1.了解焓變與熵變的含義。(宏觀辨識)2.理解焓變、熵變與反應方向的關(guān)系。(證據(jù)推理)3.能綜合運用焓變與熵變判斷反應進行的方向。(模型認知)1反應焓變與反應方向(1)自發(fā)過程含義：在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的過程。特點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)。 微點撥：自發(fā)過程需要在一定的溫度和壓強下才可以發(fā)生。(2)反應焓變與反應方向的關(guān)系能自發(fā)進行的化學反應多數(shù)是H0的反應。有些H0的反應也能自發(fā)進行。反應的焓變是反應能否自發(fā)進行的影響因素，但不是唯一因素。2反應熵變與反應方向(1)熵概念：描述體系混亂度的一個物理量，符號為S，單位是J·mol1·K1。特點：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)越復雜，熵值越大。cS(混合物)S(純凈物)。(2)反應熵變 (3)反應熵變與反應方向二者關(guān)系。結(jié)論：熵變是與反應能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素，但不是唯一因素。微點撥：熵變正負的判斷(1)物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)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，熵變通常都是正值，是熵增加的反應。(3)氣體體積減小的反應，熵變通常都是負值，是熵減小的反應。3焓變與熵變對反應方向的共同影響(1)反應方向的判據(jù)在溫度和壓強一定的條件下，化學反應的方向是反應的焓變和熵變共同影響的結(jié)果。反應的判據(jù)為HTS。 (2)文字表述在溫度和壓強一定的條件下，自發(fā)反應總是向HTS0的方向進行，直至達到平衡狀態(tài)。(3)局限性只能用于一定溫度和壓強條件下的反應，不能用于其他條件下的反應。僅僅可以用于判斷溫度和壓強一定的條件下反應自動發(fā)生的趨勢，不能說明反應在該條件下能否實際發(fā)生。微點撥：在H和S確定的情況下，溫度有可能對反應的方向起決定作用。1判斷對錯(對的在括號內(nèi)打“”，錯的在括號內(nèi)打“×”。)(1)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)是一個熵減過程。()(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，溫度越低反應越可能自發(fā)進行。()(4)由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù)，將更適合于所有的過程。()(5)一個反應的HTS0，則該反應處于平衡狀態(tài)。()提示(1)×CaCO3分解反應是一個氣體物質(zhì)的量增多的反應，故為熵增過程。(2)×10 的水結(jié)成冰是一個熵減過程，該過程能自發(fā)進行，應用焓變的判據(jù)解釋，即H0是該過程自發(fā)進行的主要原因。(3)×當H0、S0，溫度越高越可能使HTS0，即有利于反應自發(fā)進行。(4)(5)2自發(fā)進行的反應一定是()A吸熱反應B放熱反應C熵增加反應DHTS0DHTS0的反應為自發(fā)進行的反應。3下列對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，NaCl(s)NaCl(aq)S0；B項，2C(s)O2(g) 2CO(g)S0；C項，H2O(g)H2O(l)S0；D項，CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)S0?；瘜W反應方向的判斷1.放熱和熵增加都對HTS0有所貢獻，因此放熱的熵增加反應一定能自發(fā)進行，吸熱的熵減小反應一定不能自發(fā)進行。2當反應的焓變和熵變的影響相反，且二者大小相差懸殊時，某一因素可能占主導地位。一般常溫下自發(fā)進行的放熱反應，焓變對反應方向起決定性作用。一般常溫下自發(fā)進行的吸熱反應，熵變對反應方向起決定性作用。3如果反應的焓變和熵變的影響相反且相差不大時，溫度可能對反應的方向起決定性作用。溫度與反應方向的關(guān)系：4.H與S共同影響一個化學反應在一定條件下能否自發(fā)進行，它們與化學反應速率無關(guān)?！镜淅抗I(yè)上利用甲烷制取碳黑的反應是CH4(g)=C(s)2H2(g)H(298 K)74.848 kJ·mol1S(298 K)80.674 J·mol1·K1反應過程中容易發(fā)生副反應：2CH4(g)=C2H2(g)3H2(g)H(298 K)376.426 kJ·mol1S(298 K)220.211 J·mol1·K1下列有關(guān)說法中正確的是()A反應在常溫下就可以自發(fā)進行B焓變是副反應自發(fā)進行的決定因素C制取碳黑允許的最低溫度是927.8 KD溫度越高對制取碳黑越有利CHTS74.848 kJ·mol180.674×103 kJ·mol1·K1×298 K50.807 kJ·mol10，所以該反應常溫下不自發(fā)進行，A錯誤；反應是熵增加的吸熱反應，熵變是決定該反應能否自發(fā)進行的因素，B錯誤；制取碳黑時，HTS74.848 kJ·mol180.674×103 kJ·mol1·K1×T0，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，可能會發(fā)生反應，D錯誤。(1)C(s)2H2(g)=CH4(g)在常溫常壓下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進行？(2)由副反應可知，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)判斷反應方向時，給出H的單位通常為kJ·mol1，S的單位通常是J·mol1·K1，進行計算時應將二者的單位統(tǒng)一。(2)利用H、S的符號和HTS進行推理，可以減少計算量。1在25 、1.01×105 Pa下，反應2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ·mol1能自發(fā)進行的合理解釋是()A該反應是分解反應B該反應的熵增效應大于焓變效應C該反應是熵減反應D該反應是放熱反應B該反應是吸熱反應，但不能只用焓判據(jù)來判斷反應進行的方向。該反應是熵增反應，且能夠自發(fā)進行，說明該反應的熵增效應大于焓變效應，B項正確。2對于平衡體系mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，下列結(jié)論正確的是()A若此反應為放熱反應，則該反應在任何條件下均可自發(fā)進行B若mn<pq，則此反應的S0C若此反應的H0、S0，則該反應在任何條件下均可自發(fā)進行D無論mn與pq的大小關(guān)系如何，該反應過程均是熵增加的過程B放熱的熵增反應才能在任何條件下均可自發(fā)進行，A、C項錯誤；氣體分子數(shù)增加，反應的S0，故B項正確。1下列生活中的自發(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 時水變成冰C墨水滴到水中會擴散到整個水體D鐵器暴露在潮濕的空氣中會生銹并放出熱量C熵變在某種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項中墨水在水中擴散開是熵增加的過程。故選C項。2以下反應均為自發(fā)反應，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項反應的H0，由焓判據(jù)判斷反應不能自發(fā)進行，而題給條件是能自發(fā)進行，所以C項中的反應不能用焓判據(jù)解釋。3下列說法正確的是()A氨氣和氯化氫的反應是熵增加的反應B氨氣和氯化氫的反應是焓增加的反應C碳酸氫銨的分解是熵增加的反應D碳酸氫銨的分解由于是焓減小的反應，所以不能自發(fā)進行C氨氣和氯化氫的反應是氣體體積減小的化合反應，所以熵減小、焓減??；碳酸氫銨的分解是一個氣體體積增加的分解反應，所以是一個熵增加、焓增加的反應。4某反應2AB(g)C(g)3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應在低溫時能自發(fā)進行，則該反應的H、S應為()AH0、S0BH0、S0CH0、S0DH0、S0CA項，H0、S0時，HTS在任何溫度下小于0；B項，H0、S0時，HTS在低溫下小于0；C項，H0、S0時，HTS在高溫下小于0；D項，H0、S0時，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)的反應為SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(l)H(298.15 K)94.0 kJ·mol1，S(298.15 K)75.8 J·mol1·K1，假設(shè)H和S不隨溫度而變化，則此反應自發(fā)進行時的溫度_。解析要使反應能夠自發(fā)進行，則HTS0，即94.0 kJ·mol1T×(75.8 J·mol1·K1)×103kJ·J10，故T1 240 K。答案小于1 240 K- 7 - / 7