自学05-化学反应的方向(人教版2019)(原卷版).docx

自学05 化学反应的方向
自学目录：
【核心素养分析】
【知识导图】
【目标导航】
【自学内容】
【自学检测】
【核心素养分析】
1.证据推理与模型认知：了解到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。
【知识导图】

【目标导航】
1.了解自发反应的焓判据
2.了解混乱度熵的概念及嫡增原理
3.根据反应的焓变和熵变两个判据，判断反应自发进行的可能性：
4.了解根据吉布斯自由能变判定化学反应的方向。
【自学内容】
一、自发过程和自发反应
1．自发过程
（1）含义：在一定条件下， ，就能自发进行的过程。
（2）特征：具有 ，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 。
（3）举例：高山流水，自由落体，冰雪融化，电流总是从电势高的地方向电电势低的地方流动，钢铁生锈。
2．自发反应
（1）含义：在温度和压强一定的条件下 就能自发进行的反应称为自发反应。
（2）特点：
①体系趋向于从 状态转变为 状态(体系 热量)。
②在密闭条件下，体系有从 转变为 的倾向性(无序体系更加稳定)。
（3）举例：钢铁生锈，Zn与CuSO4溶液反应生成Cu。
3、自发过程和自发反应的比较

自发过程
自发反应
含义
在一定条件下， ，就能自发进行的过程。
在给定的条件下，可以 进行到显著程度的化学反应。
特征
具有 ，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 。
举例
高山流水，自由落体，冰雪融化
钢铁生锈
应用
可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 。
非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 。
【易错提醒】①自发过程可以是物理过程，不一定是处自发反应，而自发反应一定是自发过程。
②某些自发反应需要在一定条件下才能自发进行，非自发反应具备一定条件下也能自发进行。
③一般地，如果一个过程是自发的，其逆过程在相同条件下就是非自发的。
二、化学反应方向与焓变的关系
放热反应过程中体系能量 ，因此具有 进行的倾向，科学家提出用 来判断反应进行的方向，这就是 。
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g) ⇄ 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1，故不能根据放热或吸热来判断反应方向。
③有些吸热反应在常温下不能自发进行，但在较高温度能自发进行，如碳酸钙在高温下就能自发进行。
④只用焓判据判断反应是否自发不全面。
【易错提醒】自发反应与反应条件没有必然联系。如许多自发反应在常温常压下就能进行，但有些自发反应在常温常压下就不能进行，如酒精的燃烧就要点燃。
三、化学反应方向与熵变的关系
1．熵、熵变的概念
（1）熵：衡量体系 的物理量，符号为 ,单位为： 。
（2）熵变：生成物与反应物熵值之 ，符号为 。
2．熵值大小
（1）同一条件下，不同的物质熵值 。
（2）体系的熵值：体系的 越大，体系的熵值就 。
（3）同一物质的熵值：S（g） S（l） S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。
（4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越 ，熵值
越 。
（5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
3．熵变与反应的方向
①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物）
变化过程
熵变
反应类型
增体反应
△S 0
熵 反应
减体反应
△S 0
熵 反应
盐的溶解
△S 0
熵 反应
电离过程
△S 0
熵 反应
②熵判据：体系有自发地向混乱度 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 来判断反应进行的方向。
③有些熵减的反应也能自发进行，如铝热反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有孤立体系或绝热体系，才能用熵增来判断反应方向。
四、化学反应方向与自由能
1．自由能变化：符号为 ，单位为kJ·mol－1。
2．自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ 。ΔG不仅与 有关，还与 有关。
3．反应方向与自由能的关系
（1）化学反应总是向着 的方向进行，直到体系达到 。
①当ΔG＜0时，反应 ；
②当ΔG＝0时，反应 ；
③当ΔG＞0时，反应 。
【易错提醒】①适用条件：恒温恒压；②局限性：只能判断反应发生的可能性，不能判断反应是否实际发生。
（2）温度对化学反应自发性的影响
①△H＜0，△S＞0：在任何温度时都 自发进行
②△H＞0，△S＜0：在任何温度时都 自发进行
③△H＜0，△S＜0： 自发
④△H＞0，△S＞0： 自发

4．反应自发进行的最低或最高温度的计算
（1）计算依据：△H－T△S≤0
①若△S＞0，则T ，为 温度
②若△S＜0，则T ，为 温度
（2）注意单位的换算
①△S的单位为：
②△H的单位为：
③T的单位为：
【自学检测】
一、正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的。( )
(2)Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行。( )
(3)放热过程有自发进行的倾向,但不一定能自发进行,吸热过程没有自发进行的倾向,但在一定条件下也可自发进行。( )
(4)-10 ℃的水结成冰,可用熵判据来解释反应的自发性。( )
(5)ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行。( )
(6)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。( )
(7)能自发进行的反应一定能迅速发生。( )
(8)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判断反应能否自发进行的判据。( )
二、选择题
1．奥地利物理学家Boltzmann首次将熵与混乱度定量地联系起来，即S= klnΩ(k为Boltzmann常数， Ω为混乱度，也即微观状态数，也粗略地看作空间排列的可能性数目)。在相同的温度和压强下，下列有关熵大小比较正确的是
A．1mol 正戊烷＜1mol新戊烷
B．1molFeSO4 ·7H2O(s)< 1molFeSO4(s)
C．1molNa2SO4(1)< 1rnolNa2SO4(s)
D．3molCH4(g)<1molCH3CH2CH3(g)
2．下列说法中正确的是
A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
B．需要加热才能发生的反应，一定是吸热反应
C．SO2(g)+2H2S(g) =3S(s)+2H2O( 1)    ΔH<0， 高温下能自发进行
D．当其他外界条件保持不变时，汽车排气管中使用催化剂可改变产生尾气的反应方向
3．对于反应2H2O2⇌2H2O+O2，在任何温度下可自发进行的原因是
A． B．
C． D．
4．下列说法正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应上 B．自发反应都是熵增大的反应
C．吸热反应可能是自发反应 D．凡是需要加热才能发生的反应都是非自发进行的
5．下列说法正确的是
A．常温下反应2K(s)+2H2O(l)=2KOH(aq)+H2(g)可自发进行，则该反应为吸热反应
B．反应SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)的△H>0
C．所有自发过程都将导致体系的熵值增大
D．已知2H2(g)+O(g)=2H2O(l)为自发反应，可通过焓判据来解释该反应能自发进行
三、填空题
1．回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解，发生反应：，该反应的∆H (填“>”或“<”，下同)0，∆S 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N2，化学方程式为。反应在常温下能够自发进行，则反应的∆H (填“>”或“<”)0。
(3)已知在、时石灰石分解反应的、。
①常温下，该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。
②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，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∆S (填“>”或“<”)0。
2．回答下列问题：
(1)甲烷是重要的气体燃料和化工原料，由CH4制取合成气(CO、H2)的反应原理为CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g) ΔH>0。当体系温度等于TK时ΔH−TΔS=0，温度大于T时ΔH−TΔS (填“>”“<”或“=”)0。
(2)反应I(2NH3(g)＋CO2(g)⇌H2NCOONH4 ΔH1<0)在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(3)已知：H2(g)＋C2H4(g)⇌C2H6(g)  ΔH=-137kJ·mol-1。该反应在 (填“低温”、“高温”或“任何温度”)下能自发进行。