化学反应进行的方向.pdf

1了解自发过程和化学反应的自发性。2通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。3 初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。细读教材记主干 1自发过程 不用借助外力就可以自动进行的过程，如高山流水、自由落体。2.化学反应进行的方向(1)焓判据：放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。(2)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。新知探究 1自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程。(2)特点：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(无序体系更加稳定)。2自发反应 在一定条件下，有可以发生反应的趋势的一类反应，就称为自发反应。3非自发反应 不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。对点演练 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整齐火柴的散落 D室温下水结成冰 解析 自然界中水由高处向低处流，天然气的燃烧，火柴的散落，室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。答案 D 新知探究 1焓判据(1)放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。(2)焓判据的局限性：放热反应有利于反应自发进行，但有些吸热反应也能自发进行，所以焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。2.熵判据(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)熵值大小的比较：同一种物质不同状态时熵值大小为 S(g)S(l)S(s)。(3)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 S)大于零。(4)熵判据：体系有自发地向混乱度增大(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。熵增有利于反应自发进行，但有些熵值减小的反应，在一定条件下也能自发进行。少 数 熵 减 小 的 反 应，它 在 一 定 条 件 下 也 可 以 自 发 进 行。如：NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)S0。所以熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。名师点拨 注意事项(1)焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但都不能独立作为反应自发性的判据；要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响。(2)判断过程自发性的目的是判断反应进行的方向，并不能判断反应的快慢和热效应，也不能确定反应是否一定能发生。对点演练 2下列说法正确的是()A在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H kJ/mol，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 C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 解析 有些熵增大的吸热反应可以自发进行，如 NH4HCO3的分解，A 项错误，B 项正确；分析一个化学反应的自发性要将焓变和熵变综合起来，即利用复合判据进行判断，C项错误；D 项中使用催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变化学反应进行的方向。答案 B 新知探究 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是：体系自由能变化(G、单位：kJ/mol)：GHTS(注意：T 的单位是“K”，不是“”)。(1)GHTS0，反应不能自发进行。名师点拨 类型 H S HTS 反应的自发性 1 永远是“”在任何温度下都是自发反应 2 永远是“”在任何温度下都是非自发反应 3 在高温“”在低温“”在低温是自发反应；在高温是非自发反应 4 在高温“”在低温“”在低温是非自发反应；在高温是自发反应 对点演练 3试判断用于汽车净化的一个反应 2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在 298 K、100 kPa 下能否自发进行？已知：在 298 K、100 kPa 下该反应的 H kJ/mol，S J/(molK)。解析 HTS kJ/mol298 K J/(molK)103 kJ/mol0 的反应，能自发进行；(2)反应的 S0，但常温下不能自发进行；(3)过程 S 能(2)不能(3)能 课时达标训练（十）一、选择题 1下列说法正确的是()A凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 B自发反应熵一定增大，非自发反应熵一定减小或不变 C自发反应在适当条件下才能实现 D自发反应在任何条件下都能实现 解析：选 C 放热反应大多是能够自发进行的过程，而吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变；过程的自发性只能用于判断过程的方向，反应是否能实现还要看具体的条件。2能用焓判据判断下列过程的方向的是()A水总是自发地由高处往低处流 B吸热反应不能自发进行 C有序排列的火柴散落时成为无序排列 D多次洗牌以后，扑克牌毫无规律地混乱排列的概率大 解析：选 A A 项，水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向，属于焓判据；B 项，某些吸热反应也可以自发进行；C 项，有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据；D 项，扑克牌的无序排列也属于熵增的过程。3在一定温度下，能够用于判断一个反应是不是自发过程的依据是()A只与焓变有关 B只与熵变有关 C由焓变和熵变共同决定 D与焓变、熵变皆无关 解析：选 C 利用焓判据和熵判据来判断一个反应是否能够自发进行，即 HTS0的反应能自发进行。4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向混乱程度大的变化过程，即熵增大的过程 B此过程为自发过程，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 解析：选 C 气体混合后，不可能分开，所以此过程不可逆。5“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，S0 的是()A3Fe(s)4H2O(g)=Fe3O4(s)4H2(g)B2NO2(g)=N2O4(l)C2IBr(l)=I2(s)Br2(g)D(NH4)2CO3(s)=2NH3(g)CO2(g)H2O(g)解析：选 B 选项 B 中的反应是由气体转化为液体，混乱度减小，S0 且 S0 的是()ANH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)BCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)C4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)DHCl(aq)NaOH(aq)=NaCl(aq)H2O(l)解析：选 B A 是熵减的放热反应；C 是熵减的放热反应；D 是放热反应。7250 和105 Pa 时，反应 2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H kJ/mol，自发进行的原因是()A是吸热反应 B是放热反应 C是熵减反应 D熵增效应大于能量效应 解析：选 D 由所给的热化学方程式可知，该反应为吸热、熵增加的反应，由 HTS0 B炭和氧气反应生成 CO(g)：S0 C气态水变成液态水：S0 DCaCO3(s)受热分解为 CaO(s)和 CO2(g)：S0 解析：选 C 食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)O2(g)=2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应。9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 解析：选 D 根据复合判据 HTS0 时反应非自发进行，又因为 H0，S0，故 HTS0，此反应为非自发进行的反应。10反应 CH3OH(l)NH3(g)=CH3NH2(g)H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应|H|17 kJ/mol，|HTS|17 kJ/mol，则下列正确的是()AH0，HTS0 BH0，HTS0 CH0，HTS0 DH0，HTS0 解析：选 A 该反应在某温度下自发向右进行，说明 HTS17 kJ/mol；又由于该反应气态物质的物质的量增大，是熵增大的反应，其熵变 S 是正值，只有 H17 kJ/mol，才有 HTS17 kJ/mol。11下列关于化学反应的自发性叙述中正确的是()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 解析：选 A 用复合判据 GHTS 判断：当 H0，S0 时，不能判断 GHTS 正负。当 H0，S0，反应为非自发反应。当 H0 时，GHTS0，反应一定是自发反应。当 H0，S0，S0 BH0，S0 CH0，S0 DH0 解析：选 C 根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，H0；该反应发生后气体的物质的量减小，S”、“”、“”或“”)。(3)该反应_自发进行(填“能”或“不能”)。(4)升高温度平衡常数 K_(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡向_方向移动。解析：据图像可知，该反应是放热反应，故 Q0；据此可知该反应能自发进行；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。答案：(1)(3)能(4)减小 逆反应 14.往平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体Ba(OH)28H2O和固态氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水，如图所示。一会儿，就会发现瓶内固态物质变成糊状物，瓶壁变冷，小木板上因少量水冻结而被烧瓶粘住，这时打开瓶塞，出来的气体有氨味，这是自发地发生了反应。(1)下列结论正确的是_。A自发反应一定是放热反应 B自发反应一定是吸热反应 C有的吸热反应也能自发进行 D吸热反应不能自发进行(2)发生反应的化学方程式：_。(3)从化学反应进行的方向角度解释上述现象：_。解析：(1)根据实验现象，推知该反应属于吸热反应且能自发进行。(2)反应的化学方程式为 Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O。(3)虽然该反应是吸热反应，但该反应也是熵增加的反应，要使 HTS0，则熵变效应一定要大于焓变效应，才能使反应在常温下进行。答案：(1)C(2)Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O(3)该反应是吸热反应，也是熵增反应，由于熵变对反应起了决定作用，即 HTS0，则 2CO(g)CO2(g)C(s)为放热反应，H0，且该反应 S0，则当 T980 K 时，HTS980 K 时，HTS0。(2)由题给信息可知，要使反应能自发进行，应有 HTS0，即 kJ/molT103 kJ/(molK)0，则 T0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应 H0、S0，所以根据 HTS 可知在温度较高的时候，HTS0，反应可自发进行。(3)根据 HTSHS1 K。答案：(1)不能(2)能(3)1 K 17有 A、B、C、D 四反应：反应 A B C D H(kJ/mol)126 S J/(molK)则在任何温度下都能自发进行的反应是_；(填反应序号，下同)任何温度下都不能自发进行的反应是_；另两个反应中，在温度高于_时可自发进行的反应是_；在温度低于_时可自发进行的反应是_。解析：在任何温度下都能自发进行的反应中 HTS 恒小于 0，即 H0，S0，满足此条件的为反应 C。任何温度下都不能自发进行的反应中 HTS 恒大于 0，即 H0，S0，满足此条件的为反应 B。反应 A 的复合判据 HTS10 500 J/molT J/(molK)，当 T350 K，即 t 时，HTS0，反应能自发进行。反应 D 的复合判据HTS11 700 J/molT J/(molK)，当 T K，即 t 时，HTS0，反应能自发进行。答案：C B A D