《2018高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向导学案新人教版选修4201711.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向导学案新人教版选修4201711.doc（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第四节化学反应进行的方向学习目标定位了解自发过程和自发反应的主要特点，了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。一自发过程和自发反应1.根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是_(填字母)。A.水由高处往低处流 B.气温升高冰雪融化C.室温下，水自动结成冰 D.生锈的铁变光亮答案AB(2)自发过程具有的特点能量角度体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。混乱度角度体系趋向于从有序状态转变为无序状态。2.有下列化学反应：白磷自燃、氯化
2、氢分解、煤燃烧、钠与水反应、酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是，属于放热反应的是。归纳总结关于自发反应的理解二化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系1.化学反应进行的方向与焓变的关系(1)分析下列反应进行的方向与H之间的关系：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸碱中和反应是放热反应，H0，常温下能自发进行。2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，该反应是放热反应，H0，该反应在常温下能自发进行。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。(2)自发反应与焓变的关系多
3、数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。2.化学反应进行的方向与熵变的关系(1)熵的概念自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。(2)影响熵大小的因素同一条件下，不同的物质熵值不同。同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)S(s)。物质的量越大，分子数越多，熵值越大。(3)熵判据在与外界隔离的体系中，自发过程将导致
4、体系的熵增大，即熵变(符号S)大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。当S0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行。当S0时，反应为熵减反应，在一定条件下不能自发进行。(4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 Jmol1K1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。归纳总结化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系(1)从焓变(能量)角度：H0，有利于反应自发进行。(3)在实际的化学反应中，若
5、H与S符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。1.下列自发反应可用焓判据来解释的是()A.2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1B.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1D.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJmol1答案C解析从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较
6、易进行。2.碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是()A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B.碳铵分解是因为外界给予了能量C.碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解答案A解析本题考查化学反应进行方向的判据，放热反应常常是容易进行的过程，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，是否能实现还要看具体的条件。故选A。三化学反应进行的方向与自由能变化的关系1.用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向(1)由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵值
7、增加是自发的。很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相反的判断结果。(2)体系的自由能变化(符号为G，单位为kJmol1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，GHTS。(3)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向GHTS0的方向进行，直到达平衡状态。HTS0反应不能自发进行2.已知反应：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。该反应_(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_。答案能该反应的HTS69.7 kJmol10，说明该
8、反应在理论上是可行的，所以能用于消除汽车尾气中的NO解析GHTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJmol1K1)69.7 kJmol10，故理论上该反应能自发进行。归纳总结化学反应进行的方向与自由能变化的关系1.复合判据判断反应方向的有关规律(1)当H0，则G0，S0，反应一定不能自发进行。(3)当H0，S0或H0，S”、“”、“”、“0，S0，则：该反应常温下_(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”)成为反应方向的决定因素。(4)已知CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g)H218 kJmol1，该反应能够
9、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“不能(2)解析(1)该反应为吸热反应，化学反应后气体的化学计量数之和增加，所以H0，故GHTS0，反应不能自发进行。(2)因为S0，且GHTS0，故H0，S0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。(4)自发反应的条件是HTS0，即H0，故T，即T值较大，该反应应在高温下进行。(5)吸热反应能自发进行，即H0，HTS0，故S0。1.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是()A.化学反应的焓变与其反应的方向无关B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行D.焓变为负值的反应
10、都能自发进行答案C解析可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。2.下列说法完全正确的是()A.自发进行的反应均是放热反应B.S为正值的反应均能自发进行C.物质的量增加的反应，S为正值D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：S0答案D解析有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关
11、，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即S不一定为正值，如2H2S(g)O2(g)=2H2O(l)2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故D正确。3.已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为HTS0反应不能自发进行设反应A=DEHTS(4 50011T) Jmol1，要防止反应发生，温度必须()A.高于409 KB.低于136 KC.高于136 K而低于409 KD.低于409 K答案A解析要防止反应发生需满足HTS0的条件，解不等式得T409 K，故A正确。4.在25 、1.01105 Pa下，反应2N2O5(g
12、)4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1能自发进行的合理解释是()A.该反应是分解反应B.该反应的熵增效应大于焓变效应C.该反应是熵减反应D.该反应是放热反应答案B解析该反应是吸热反应，不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。该反应能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应。5.回答下列问题：(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)O2(g)。已知该反应的H0，简述该设想能否实现的依据：_。(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是_(填字母)。a.CO(g)=C(s)O2(g)b.2N2O5(g)=4N
13、O2(g)O2(g)c.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)d.MgCO3(s)=MgO(s)CO2(g)(3)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)H2O(g)H2(g)CO(g)H131.3 kJmol1，S133.7 Jmol1K1，该反应在低温下_(填“能”或“不能”)自发进行。答案(1)该反应是H0、S0、S0，故不能实现该反应。(2)a、b、c、d的H0，b、c、d反应的S0，HTS0时，反应才能自发进行。a项S0，所以在高温时该反应不能自发进行。(3)根据GHTS0为自发反应知，现H13
14、1.3 kJmol1，S133.7 Jmol1K10.133 7 kJmol1K1，解得在T982.0 K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。40分钟课时作业经典基础题题组1反应的焓变和熵变与反应的方向1.下列说法正确的是()A.放热反应的焓变小于零，熵变大于零B.放热及熵增加的反应，一定能自发进行C.放热反应的焓变大于零，熵变小于零D.放热及熵减小的反应，一定能自发进行答案B解析放热反应的焓变小于0，熵变不一定大于0，A项和C项不正确；放热及熵增加的反应，HTS0，一定能自发进行，B项正确；放热及熵减小的反应，HTS不一定能自发反应。2.下列反应中，一定不能自发进行的是(
15、)A.2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJmol1S1 110 Jmol1K1B.CO(g)=C(s，石墨)O2(g)H110.5 kJmol1S89.36 Jmol1K1C.4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJmol1S280.1 Jmol1K1D.NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.30 kJmol1S184.0 Jmol1K1答案B解析根据HTS0，能发生自发反应来解答。3.已知下列过程都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是()A.2Na(
16、s)Cl2(g)=2NaCl(s)H0B.C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H0D.2Mg(s)O2(g)=2MgO(s)H0答案C解析焓判据是指H0，按焓判据反应不能发生，而题给条件是能自发进行，所以不能用“焓判据”解释该反应为自发反应。4.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B.NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和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
17、，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向答案B解析A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误，应利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向。题组2化学反应方向的判断5.下列关于化学反应的自发性叙述正确的是()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答案A解析GHTS当H0，S0时，不能判断GHTS的正负，与T有关；当H0，S0，非自发反应；当H0时，GHTS0，一定是自发反应；当H0，S0(假定H、S不
18、随温度而变化)，下列叙述中正确的是()A.低温下为自发过程，高温下为非自发过程B.高温下为自发过程，低温下为非自发过程C.任何温度下均为非自发过程D.任何温度下均为自发过程答案B解析由反应能否自发进行的判据HTS知：H0、S0时，HTS的值的正、负不能确定，此时将由温度T决定。当处于低温时，HTS0，反应非自发进行；当温度升高，TS的值增大，当TSH，即HTS0B硝酸铵溶于水可自发进行因为S0C一个反应的H0，S0反应一定不自发进行DH2(g)F2(g)=2HF(g)H271 kJmol1S8 Jmol1K1反应在任意外界条件下均可自发进行答案B解析物质由气态变为液态，S0，使过程可自发进行，
19、B正确；H0，S0时，在高温下能自发进行，C错误；因反应的H、S均是在标准状况下测定的，故反应能否自发进行与外界条件有关，D错误。8.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状态向混乱程度大的状态变化过程，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，混乱度增大答案C解析气体扩散过程是熵增加的过程，A、D正确；该过程不伴随能量变化，B正确；两种气体混合
20、后，不会再自发地分开，所以逆过程不能自发进行，C不正确。9.下列说法正确的是()A.2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的H0B.反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0C.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0D.常温下，反应C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0答案B解析A项，该反应能自发进行，则HTS0，即HTS，而S0(气体化学计量数反应后减小)，则H0，A项不正确；B项，该反应自发进行，则HTS0，即H0、S0(气体化学计量数反应后减小)，
21、则H0，即HTS，又知T0、S0(气体化学计量数反应后增大)，则H0，C项不正确；D项，该反应不能自发进行，则HTS0，即HTS，又知T0、S0(气体化学计量数反应后增大)，则H0，D项不正确。10.某化学反应在较低温度下自发反应，较高温度下非自发进行，有关该反应的下列说法正确的是()A.H0，S0 B.H0，S0C.H0 D.H0，S0，S0，要使HTS0，S0，任何温度下都不能自发进行，错误；C项，H0，HTS0一定成立，任何温度下都能自发进行，错误；D项，H0，要使HTS0”或“0(2)0(4)0。(2)乙烯聚合成聚乙烯由气态转化为固态，混乱度减小，S0。(4)水蒸气凝结成水，由气态转化
22、为液态，混乱度减小，S0，S0，GHTS0对自发反应起决定作用。12.工业上用赤铁矿生产铁，可以选择的还原剂有C和H2。根据所学知识判断：哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低？已知：Fe2O3(s)C(s)=2Fe(s)CO2(g)H233.8 kJ mol1，S0.279 kJ mol1K1Fe2O3(s)3H2(g)=2Fe(s)3H2O(g)H98 kJ mol1，S0.144 2 kJ mol1K1答案用H2作还原剂时反应自发进行的温度较低。解析根据HTS0为平衡状态，HTS0为自发状态，故T时，该反应能自发进行。用C作还原剂时T1838.0 K；用H2作还原剂时T2679.6 K。
23、故用H2作还原剂时，反应自发进行的温度较低。13.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。所查资料信息如下：酸性：H2SO4H2SeO4H2TeO4氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图请回答下列问题：(1)H2与硫化合的反应_(填“放出”或“吸收”)热量。(2)已知H2Te分解反应的S0，请解释为什么Te和H2不能直接化合。(3)上述资料信息中能够说明硫元素非金属性强于硒元素的是_(填序号)。答案(1)放出(2)因为化合时H0、S0，反应不能自发进行(3)解析(1)由图示可知H2与硫化合的反应H0，H2Te分解时S0，反应不能自发进行。14.电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应是SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(g)H(298.15 K)94.0 kJmol1，S(298.15 K)75.8 J mol1K1设H和S不随温度变化而变化，试求此反应自发进行的温度条件。答案T1 240.1 K解析要使反应能够自发进行，则HTS0，即94.0 kJmol1T(75.8103 kJ mol1K1)0，T1 240.1 K，所以只有T1 240.1 K 时反应才能自发进行。12