高中化学2-3化学反应的方向（学案）.pdf

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1、2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练(精品学案)第二章化学反应速率与化学平衡第三节化学反应的方向课程学习目标1 .了解自发过程和化学反应的自发性。2 .知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的婚变和嫡变有关。学科核心素养1 .证据推理与模型认知：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。2 .科学态度与社会责任：根据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。【新知学习】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，不用借助外力,就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学

2、反应特征具有方向性,即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如 H 2 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H 2 和。2【典 例 1】下列不属于自发进行的变化是A.红墨水加到清水使整杯水变红 B.冰在室温下融化成水C.电解饱和食盐水 D.铁器在潮湿的空气中生锈【答案】C【详解】A.扩散现象，是端增加的自发过程，A不符合题意；B.冰的熔点为0 ,水常温是液体，冰在室温下融化成水，是燧增加的自发过程，B不符合题意；C.电解饱和食盐水，是在外电场的作用

3、下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，C符合题意；D.铁在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，属于电化学腐蚀，是自发进行的化学过程，D不符合题意;综上所述答案为C。【归纳与总结】自发过程的判断(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。二.化学反应进行方向的判据1 .焰变与反应的方向(1)放热反应过程中体系能量隆低，因此具有自发进行的倾向,科学家提出用炮变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焰判据(能量判据)。(2)焰变与化学反应进行方

4、向的关系多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。有些吸热反应也可以自发进行，如：2 N2O5(g)-4 N O2(g)+O2(g)AW=+1 0 9.8 k J m o l o结论：只用焙判据判断反应是否自发不全面。2 .婚变与反应的方向烯定义：衡量体系混乱程度的物理量。符号：S(2)燧变的概念生成物与反应物燧值之差，符号：A S(3)嫡值大小体系的燧值：体系的混乱程度越大,体系的燧值就越大。同一物质的嫡值：S(g)S(l)S(s),同一条件下，不同物质的燧值不同。(4)焙判据：体系有自发地向混乱度增龙1(即埴增)的方向转变的倾向，因此可用燧变来判断反应进行的方向。(5)婚变与化学

5、反应进行方向的关系许多焙增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如2 KC 1 O3=2K C1+3 O 2 T;C a C C h+2 H C l=C a C L+H 2 O+C O 2 T 等。有些燃减的反应也可以自发进行，如：C a(O H)2(aq)+C O2(g)=C a C O3(s)+H2O(1)结论：只用爆判据判断反应是否自发不全面。【典例2】下列反应S X)的是A.H C l(g)+N H 3(g)=N H4C l(s)B.2 C O(g)=2 C(s)+O 2(g)C.N 2(g)+3 H 2(g)=2 N H 3(g)D.C aC O3(s)=C aO(s)+C

6、O2(g)【答案】D【详解】A.该反应为气体系数之和减小的反应，AS0,A 不符合题意;B.该反应为气体系数之和减小的反应，AS0,B 不符合题意:C.该反应为气体系数之和减小的反应，AS0,D 符合题意；综上所述答案为D。【典例3】运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是A.某吸热反应能自发进行，因此该反应是爆增反应B.冰在室温下自动熔化成水，这是端增的过程C.放热反应在常温常压下都能自发进行D.高镒酸钾受热分解是一个燧增的过程【答案】C【详解】A.吸热反应可以自发进行，AHQ,若 满 足 必 须 是 爆 增 的 反 应，故 A 正确；B.反应向端值方向进行，同种物质烯值：液体 固体，冰在

7、室温下自动熔化成水，是燃增的结果，故 B 正确;C.放热反应与反应条件无关，如燃烧反应为放热反应，需要加热或点燃，常温不反应，故 C 错误；D.高镒酸钾分解生成气体，混乱度增加，端值增大，故 D 正确；答案选C。3.自由能与化学反应的方向(1)自由能变化符 号 为 单 位 为 kJ-mo(2)自由能变化与焰变、燃变的关系：AG=A/7-TAS,AG不仅与焰变有关，还与温度有关。(3)反应方向与自由能的关系化学反应总是向着自由能减小的方向进行,直到体系达到平衡。当 AGCO时，反应能自发进行;当 AG=O时，反应处于平衡状态;当AGAOEl寸，反应不能自发进行。【知识进阶】1 .焙 判 据：放热

8、过程中体系能量降低，A H 0,反应具有自发进行的倾向。2.焙判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(AA0)的方向转变的倾向。3.复合判据(1)判据 0时，反应不能自发进行（2）温度对反应方向的影响ASA/0 AS0所有温度下反应都自发进行高温下反应自发进行_ A UAW0 AS0 AS0,AS0 B.AH0,AS0 C.AH0 D.AH0,AS0,S 0,要使 H-TSVO,T值应较大，即应该在高温下才能自发进行，故A错误;B.AH0,AS 0,任何温度下都不能自发进行，故B错误；C.AH0,H-TAS 0一定成立，任何温度下都能自发进行，故C错误;D.AH0,4SV O,要使 H-

9、TASVO,T值应较小，即应该在低温下才能自发进行，故D正确;故选D。【典例5】已知AG=AH-TAS（设AH、AS不随温度而变化），当A G 0,ASO。下列说法正确的是A.低温下能自发进行 B.任意湿度下都不能自发进行C.高温下能自发进行 D.任意温度下都能自发进行【答案】C【详解】反应CaSC）4（g）=CaO（g）+SO3（g）,若AG=AH-TAS 0，A S 0,因此T为较大正数时，反应能自发进行，故答案为C。【效果检测】1.（2021莆田第七中学高二期末）下列过程是非自发的是A.水由高处向低处流B.氯气和澳化钾溶液的反应C.铁在潮湿空气中生锈D.室温下水结成冰【答案】D【详解】A

10、.水由高处向低处流，是自发进行的过程，故 A不选；B.氯气的氧化性比澳强，氯气能够与K B r 溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，故 B不选；C.铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，故 C不选；D.室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，故 D选；故选D。2.以下判断正确的是A.C(s)+C O2(g)=2 C O(g)”(),该反应常温下不能自发B.2 M g(s)+C)2(g)=2 M g O(s)，(),该反应高温才能自发C.自发反应的燧一定增大，非自发反应的蜡一定减小D.放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行【答案】A【详解】A.在高

11、温下 G=AW-TAS(),该反应常温下不能自发，故 A正确；B.G=A H-T A S 0 反应能进行，由于”(1)(D+2 H 2(g)f (1)下列说法正确的是A.反应中都存在：A S。B.反应一定不能自发进行C.在通常情况下，都能自发进行D.反应高温时，可自发进行A/0 A H 0,A S 0,所有温度下反应都不能自发进行，B 项正确；C.由 B 项可知，反应在所有温度下都不能自发进行；反应的A”V0,A 5 0,则在低温条件下，AH-TAS 0,即反应低温时，可自发进行，C 项错误；D.由题可知，反应AV 0,ASVO,则在低温条件下，AH-TASVO,即反应低温时，可自发进行，D

12、项错误;答案选B。【点睛】正确判断一个化学反应能否自发进行，必须综合考虑反应的焙变和婚变。判断依据：(l)AH-TAS0,反应不能自发进行。4.下列关于判断过程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.由焰判据和燧判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程D.同一物质的固，液、气三种状态的燧值相同【答案】C【详解】A.反应能否自发进行取决于焰变和嫡变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能进行，故 A 错误；B.反应是否自发进行，由燧变、焰变、温度共同决定，故 B 错误；C.G=Zi”-7 F 5 (),A SV O,任何温度下都不能自发

13、进行C.若AHVO,AS。，任何温度下都能自发进行D.需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程【答案】D【详解】A.非自发过程在一定条件下可能变成自发过程，如铜和稀硫酸在电解条件下可发生，故 A 正确；B.若AH。，AS (),贝 ibH-TAS0任何温度下都能自发进行，故 C 正确：D.需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解，故 D 错误；故答案为：D6.已知“凡气体分子总数增大的反应一定是燧增加的反应”。下列反应一定能自发进行的是A.2O3(g)=3O2(g)AH0C.N2(g)+3H2(g)#2NH3(g)AH0【答案】A【详解】A.该反应”0,任何温度下都自发，故 A

14、 正确；B.该反应A S0,任何温度都不自发，故 B 错误；C.该反应AH0,A S(),A S0,高温自发，故 D 错误;故选：Ao7.(2021南京市雨花台中学高二期末)下列说法不正确的是A.因为焙变和炳变都与反应的自发性有关，因此焰变或燃变均可以单独作为反应自发性的判据B.反应NH4HCO3(S)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)AH=+185.57kJmoH能自发进行，原因是体系有自发向混乱度增加的方向进行的倾向C.AH0的反应在任何温度下都能自发进行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速率【答案】A【详解】A.化学反应的熔变和燃变共同决定反应方向，A 项错

15、误；B.该反应的焰变大于0、嫡变大于0,根据 G=AH-TAS0能自发进行可判断，自发进行的原因是体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，B 项正确；C.根据 G=AH-TSV0能自发进行可判断，AH0的反应在任何温度下都能自发进行，C 项正确；D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应活化能从而改变化学反应速率，D 项正确；答案选A。8.下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是A.ImolSCh在不同状态时的燧值：SSO3(s)SSO3(l)SSO3(g)B.常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的AH0C.放热反应都可以自发进行，而吸热反应

16、不能自发进行D.2KC103(s)=2KCl(s)+3C02(g)AH0能否自发进行与温度无关【答案】B【详解】A.物质聚集状态不同燧值不同，气 体S液 体S固 体S,ImoISCh在不同状态时的增值：SSO3(s)SSO3(1 )0,常温不能自发，说明高温时AG=AH-TAS0,故B正确：C.反应的自发性由焰变和焙变共同决定，”j.G=.H T.S 0时反应不能自发进行，焰变小于零的反应，_ H 0.若，S 0,反应不能自发进行，埔变大于零的反应，S 0,若q H 0，高温下可以AG 0.S0,由 G=H-T S 0的反应可自发进行，可知能否自发进行与温度有关，故D错误;故答案为B。9.用于

17、净化汽车尾气的反应：2NO(g)+2CO(g).2CO2(g)+N2(g),已知该反应速率极慢，570K时平衡常数为1X1059。下列说法正确的是A.该反应在常温下能自发进行，则该反应的AHX)B.提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂C.装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO成COD.570K时该反应正向进行的程度很大，故使用催化剂并无实际意义【答案】B【详解】A.该反应为端减小的反应，反应的爆变ASVO,由 该 反 应 在 常 温 下 能 自 发 进 行 可 知 则 反 应 的 焰变“()B.M O g)峰珍 2NC)2(g)AHX)C.N2(g)+3H2(g)-2NH3(g)

18、AH0D-CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH0【答案】A【分析】H-TAS0的反应可自发进行，反应的自发性取决于焰变、婚变的综合判据，以此解答该题。【详解】A.2CO(g)=2C(S)+O2(g)tl0.A S 0,根据A H-T A S 0,根据A H-T A S V 0 的反应可自发进行可知,在高温下能自发进行，B不符合；C.N2(g)+3H2(g)2N&(g)的AH0,A S 0,根据A H-T A S C 0 的反应可自发进行可知，在低温下能自发进行，C不符合；D.CO,(g)+3H,(g).CH30H(g)+H,O(g)的 AH0,A S 0,根据 A H-

19、T A SVO 的反应可自发进行可知，在低温下能自发进行，D不符合；答案选A。11.在 29 8 K 和 101 K P a 时,2N2O5(g)M N O 2(g)+O 2(g)；H=+5 6.7 k J/m o l,能自发进行的合理解释是A.是燧减反应 B.是炳增效应大于能量效应C.是吸热反应 D.是放热反应【答案】B【详解】A77-7As()、A50,29 8 K 和 l O l KP a 时，能自发进行的原因是爆增效应大于能量效应，故选B。1 2.其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应a A(g)+B(g)=c C(g)的平衡的变化图象如下(图中?表示压强，T表示温度，表示物质的量，

20、a 表示转化率)，据此分析下列说法正确的是反应I 反应n 反应mA.在图象反应I 中，若p i p 2,则此反应的A S X)B.在图象反应H I 中，若 八 7 2,则该反应能自发C.在图象反应H中，说明该正反应为吸热反应D.由图象可知该反应在任意温度下均可自发【答案】B【详解】A.在图象反应I 中，如果0 P 2,相同温度下，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，A的转化率增大,说明平衡正向移动，则 a+l c,即此反应的A S 乃，升高温度，A的转化率降低，说明正反应是放热反应，所以当A G=A H-7 A S 0 时，反应能自发进行，故 B 正确；C.在图象反应n中，在 一温度下先达

21、到平衡，说 明 升 高 温 度，C 的物质的量减少，则平衡逆向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，即该反应正向为放热反应，故c错误；D.在图象反应H中，无法确定化学反应牖变关系，因此无法判断反应自发进行的条件，故D错误：综上所述，说法正确的是B项，故答案为B。1 3.判断下列说法的正误。“()的反应一定不能自发进行常温下，Ba(OH8H2。晶体与N H Q晶体的反应可自发进行常温下，反应 2Al(s)+6HCl(aq)=2A!Ch(aq)+3H2(g)可自发进行反应的焰变是影响反应能否自发进行的一个因素【答案】错误 错误 正确 正确 正确【详解】烙变是影响反应能否自发进行的一个因素，但不是唯

22、一因素，大多数放热反应(“0)也能自发进行，故错误；中的反应为吸热反应，但常温下可自发进行，故正确；中的反应为放热反应，常温下可自发进行，故正确；反应的焰变是影响反应能否自发进行的一个因素，故正确。1 4.回答下列问题：用钉的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CC)2,发生反应：2CO2(g)=2CO(g)+02(g),该反应的(填”或y，下同)0,AS 0,在低温下，该反应_ _ _ _ _ _ _(填“能”或“不能”)自发进行。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N 2,化学方程式为2NO+2CO.-

23、2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的H(填“”或“0。常温下，该反应_(填 能 或“不能”)自发进行。据本题反应数据分析，温度(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。(4)已知CaSC)4(s)+CO(g).CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)H=+218kTlno，该反应能够自发进行的反应条件是。(5)某吸热反应能自发进行，则 该 反 应 的(填 ”或【答案】不能【详解】(1)由于CO在。2中燃烧生成CC)2为放热反应，则二氧化碳分解生成CO和氧气的反应为吸热反应，A H。，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加，AS。，故低温下AG=AH TAS 0

24、,反应不能自发进行。(2)AG=AHT A S 0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温卜AS0,常温下反应能够自发进行，则AH0o(3)根据AG=AH T A S 0,则常温下不能自发进行；该反应的”()、AS0,高温条件下能使AG=AH T A S 0,则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素。(4)该反应的AS。、”(),则高温时AG=AH TAS0,反应能自发进行。(5)已知某吸热反应能自发进行，即AG=AH-TAS()，则 A50。高温，高压1 5 .合 成 氨工业的核心反应是N 2(g)+3 H 2(g)2 N%(g)A H u O kJ-mo l L 反应过程中能量变化如图所示

25、,傕化剂(1)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，昂和 反 的变化：Ei(填“增大”、“减小”或“不变”)。在 5 0 0、2 x 1 0 7 p a和催化剂条件下向一密闭容器中充入o.5 mo l N 2 和 1.5 mo l H z,充分反应后，放出的热量(填或=”)4 6.2 kJ,理由是。(3)关于该反应的下列说法中，正 确 的 是(填 字 母)。A.AW0,AS0B.”(),A50C.AH0D.AH0,AS 2 N H s(g)催化剂A/7=-9 2.4 kJ/mo l。【详解】(1)催化剂能够降低反应的活化能，故 E减小；N 2 和 H z 的反应为可逆反应，则充入0.5 mo

26、l N 2 和 1.5 mo l H 2 充分反应,不能完全反应,则释放的热量小于4 6.2 kJ；(3)根据图像，反应为放热反应，则 0,A 50 B.A/0,A50C.A 50 D.A/0(2)将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，反应方程式为C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g),该反应的 A”=+131.3kJ-mo，A5=+133,7 J-moP-K 1=该反应在常温下(填 能 或“不能”)自发进行。【答 案】C 不能【详 解】(1)由图象可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，AH0：该反应为反应前后气体分子数减小的反应，则A S 0，所以该反应在常温下不能自发进行。