第1節化學反應的方向知識鋪墊必備知識正誤判斷為什么Na2CO3和Ca(OH)2在溶液中能發生離子反應?

提示:Na2CO3電離出的

與Ca(OH)2電離出的Ca2+結合生成CaCO3沉淀,使溶液中的離子濃度減小。知識鋪墊必備知識正誤判斷一、反應焓變與反應方向1.自發過程(1)定義:在溫度和壓強一定的條件下,不借助

就能自動進行的過程。

(2)特點:具有

,即過程的某個方向在一定條件下是自發的,而其逆方向在該條件下肯定不自發。

2.反應焓變與反應方向的關系(1)多數能自發進行的化學反應是

反應。

(2)有不少

反應也能自發進行。

結論:反應能否自發進行與反應焓變有關,但反應焓變不是決定反應能否自發進行的唯一因素。外部力量

方向性放熱吸熱知識鋪墊必備知識正誤判斷二、反應熵變與反應方向1.熵(1)定義:描述體系

的物理量,其符號為

,單位為

。

(2)特點:體系

越大,體系的熵值就

。

(3)熵值比較:①同一物質:S(g)

S(l)

S(s)。

②相同條件下的不同物質具有不同的熵值,分子結構越復雜,熵值

。

③S(混合物)

S(純凈物)。

無序程度SJ·mol-1·K-1無序程度

越大

>>越大

>知識鋪墊必備知識正誤判斷2.熵變(1)定義:

與

之差。

(2)計算式:ΔS=∑S(反應產物)-∑S(反應物)。(3)正負判斷依據。①物質由固態到液態、由液態到氣態或由固態到氣態的過程,熵變為

,是熵

的過程。

②產生氣體的反應和氣體的物質的量增大的反應,熵變通常都是

,是熵

的反應。

③氣體的物質的量減小的反應,熵變通常都是

,是熵

的反應。

反應產物的總熵反應物的總熵正值增加正值增加負值減小知識鋪墊必備知識正誤判斷3.熵變與反應方向(1)熵

有利于反應的自發進行。

(2)有些熵

的反應在一定條件下也可以自發進行。

(3)反應能否自發進行與反應熵變有關,但不能僅用反應熵變來判斷反應能否自發進行?！疚⑺伎肌繗怏w的擴散是熵增反應嗎?

增加減小提示:氣體的擴散是熵增過程,不是熵增反應。

知識鋪墊必備知識正誤判斷三、用焓變與熵變綜合判斷反應方向1.反應方向的判據2.一般規律(1)

一定能正向自發進行。

(2)

一定不能正向自發進行。

(3)當焓變和熵變相差較大時,可能某一個因素占主導地位。能平衡不能放熱的熵增加反應吸熱的熵減小反應知識鋪墊必備知識正誤判斷3.幾個反應的焓變、熵變以及自發進行的可能性(假定反應的焓變、熵變不隨溫度變化而變化)任何溫度任何溫度知識鋪墊必備知識正誤判斷低溫高溫知識鋪墊必備知識正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)放熱反應一定能自發進行,吸熱反應一定不能自發進行。(

)(2)熵增反應一定能自發進行,熵減反應一定不能自發進行。(

)(3)能夠自發進行的反應一定容易發生,也一定能反應完全。(

)(4)對于ΔS>0的反應,若在任何溫度下均能自發進行,則該反應ΔH>0。(

)××××知識鋪墊必備知識正誤判斷(5)TATP(C8H18O6)受撞擊分解爆炸,且無明顯熱效應,說明該分解反應的熵顯著增加。(

)(6)反應C(s)+CO2(g)===2CO(g)在室溫下不能自發進行,說明該反應的ΔH>0。(

)(7)反應NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發進行,則該反應的ΔH<0。(

)√√√探究一探究二素養脈絡隨堂檢測化學反應進行方向的判斷方法問題探究自然界中的水總是從高處流向低處;室溫下,冰塊會自動融化,這些都是自發的過程。那么,用什么來判斷一個化學反應能否自發進行呢?

提示:利用化學反應的焓變和熵變綜合判斷反應能否自發進行。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測深化拓展判斷化學反應進行方向的兩種方法(1)利用化學反應原理判斷的幾種方法①相對強酸(堿)可制備相對弱酸(堿)。②強氧化性與強還原性的物質反應可生成弱氧化性與弱還原性的物質。③穩定性弱的物質可生成穩定性強的物質。④滿足復分解反應條件的溶液中的反應。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測(2)用焓變和熵變綜合判斷反應的方向判斷一定溫度、壓強條件下反應的方向時,應同時考慮焓變與熵變兩個因素,用ΔH-TΔS作為判據。在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下,反應總是向ΔH-TΔS<0的方向進行,直至達到平衡狀態。若ΔH-TΔS=0,表明反應已達到平衡狀態,若ΔH-TΔS>0,表明反應正向不能自發進行。【微點撥】對于一個特定的氣相反應,熵變的大小取決于反應前后的氣體物質的物質的量的多少。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測素能應用典例1下列反應在任意溫度下一定能自發進行的是

(填序號)。

探究一探究二素養脈絡隨堂檢測答案:②解析:①反應需要通電才能進行,故該反應不是任意溫度下都能自發進行;②ΔH<0,ΔS>0,任意溫度下都有ΔH-TΔS<0,故該反應任意溫度下都能自發進行;③ΔH>0,ΔS>0,在高溫下(T>),ΔH-TΔS<0時反應能自發進行;④ΔH<0,ΔS<0,在低溫下(T<),ΔH-TΔS<0時反應能自發進行;⑤ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,該反應在任意溫度下都不能自發反應。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測變式訓練1下列說法中正確的是(

)A.能自發進行的反應一定能迅速發生反應B.非自發進行的反應一定不可能發生反應C.能自發進行的反應實際可能沒有發生反應D.常溫下電解水的反應為2H2O2H2↑+O2↑,即常溫下水的分解反應是自發反應探究一探究二素養脈絡隨堂檢測答案:C

解析:ΔH-TΔS這個判據用于判斷在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下,化學反應自發進行的趨勢,即反應發生的可能性,它并不能說明在該條件下一個可能自發進行的化學反應能否實際發生,因為化學反應能否實際發生還涉及反應速率問題,所以A錯誤;非自發不含有“不可能”之意,例如水的分解反應在常溫常壓下是非自發的,但在通直流電條件下,水電解可生成氫氣和氧氣,只不過消耗了其他能量,B錯誤;水在常溫常壓下通電才發生分解,即借助于外力才能使它發生,所以該反應是非自發反應,D錯誤。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測化學反應的方向與ΔH-TΔS的關系問題探究合成氨反應是一個可逆反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.2kJ·mol-1,ΔS=-198.2J·mol-1·K-1。請你根據正反應的焓變和熵變分析298K下合成氨反應能否自發進行?提示:能。ΔH-TΔS=-92.2kJ·mol-1-298K×(-198.2)×10-3kJ·mol-1·K-1=-33.1364kJ·mol-1<0,反應在298K時可以自發向正反應方向進行。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測深化拓展焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響【微點撥】(1)當焓變和熵變的作用相反且二者大小相差較大時,其中的某一因素占主導地位。(2)當焓變和熵變的作用相反且二者相差不大時,溫度對反應方向起決定作用。例如,有些反應常溫下不能自發進行,在高溫下能自發進行;有些反應高溫下不能自發進行,在低溫下能自發進行。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測素能應用典例2已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發生如下兩個反應:①CH4(g)===C(s)+2H2(g),②2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)。某同學為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度,在圖書館查到了如下熱力學數據:反應①的ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1,ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1反應②的ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1,ΔS(298K)=+220.211J·mol-1·K-1探究一探究二素養脈絡隨堂檢測已知焓變和熵變隨溫度變化很小。請幫助這位同學回答如下問題:(1)判斷反應②高溫自發還是低溫自發:

(填“高溫”或“低溫”)。

(2)通過計算判斷反應①在常溫下能否自發進行

。

(3)求算制取炭黑的允許溫度范圍

。

(4)為了提高甲烷的炭化程度,你認為下面四個溫度中最合適的是

(填字母編號)。

A.905.2K

B.927KC.1273K D.2000K探究一探究二素養脈絡隨堂檢測答案:(1)高溫(2)不能自發進行(3)927.8K<T<1709.4K

(4)C解析:(1)ΔH-TΔS<0時反應才能自發進行,由于反應②的ΔH>0、(2)反應①在常溫下時,ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×298K≈50.807kJ·mol-1>0,所以該反應常溫下不能自發進行。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測(3)裂解為炭黑和H2時,ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×T<0,得T>927.8K,即裂解為炭黑的最低溫度為927.8K。裂解為乙炔時,ΔH-TΔS=376.426kJ·mol-1-220.211×10-3J·mol-1·K-1×T<0,解得T>1709.4K,即溫度高于1709.4K時自發裂解為乙炔和氫氣。所以要制取炭黑,溫度須控制為927.8K<T<1709.4K。(4)為了提高甲烷的炭化程度,應滿足兩方面要求:①溫度應控制在927.8~1709.4K;②溫度越高,ΔH-TΔS越小,越有利于自發進行,所以選用1273K最好。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測變式訓練2灰錫結構松散,不能用于制造器皿;而白錫結構堅固,可以制造器皿?，F把白錫制造的器皿放在0℃、100kPa的室內存放,它會不會變成灰錫而不能繼續使用(已知在0℃、100kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應的焓變和熵變分別為:ΔH=-2180.9J·mol-1,ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)(

)A.會變 B.不會變C.不能確定 D.升高溫度才會變答案:A

解析:在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下,自發反應總是向著ΔH-TΔS<0的方向進行,直至達到平衡狀態。因此,在0℃、100kPa條件下,白錫會不會變為灰錫的問題就轉化為求算反應白錫→灰錫的ΔH-TΔS的問題,根據題意ΔH-TΔS=-2180.9J·mol-1-273K×(-6.61J·mol-1·K-1)=-376.37J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會變為灰錫。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測探究一探究二素養脈絡隨堂檢測1.以下說法中正確的是(

)A.ΔH<0的反應均是自發反應B.ΔS為負值的反應均不能自發進行C.冰在室溫下自動融化成水,是熵增的重要結果D.高錳酸鉀加熱分解是一個熵減小的過程答案:C解析:A項,ΔH<0(放熱)的反應有的是非自發反應,如合成氨;B項,ΔS為負值(熵減小)的反應有的也能自發進行,如NH3+HCl===NH4Cl;C項、D項都是體系無序程度增大的過程,都屬于熵增加的過程。探究一探究二素養脈絡隨堂檢測2.下列有關說法不正確的是(

)A.一定溫度下,反應MgCl2(l)===Mg(l)+Cl2(g)

ΔH>0

ΔS>0B.鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比受損前更容易生銹C.反應CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發進行,說明該反應的ΔH<0D.鉛蓄電池放電時的負極和充電時的陽極均發生氧化反應答案:C

解析:分解反應一般為吸熱、熵增的反應,A選項正確;銅和鐵能形成原電池,Fe作為負極,B選項正確;CaCO3分解反應氣體分子數增大,為熵增的反應ΔS>0,由反應不能自發進行可知ΔH-TΔS>0,所以ΔH>