第二章 第三節(jié)　化學(xué)反應(yīng)的方向

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，通過(guò)宏觀事實(shí)推理、建構(gòu)化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變的關(guān)系的認(rèn)知模型。2.能結(jié)合具體事例說(shuō)明反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向性。一、自發(fā)過(guò)程與自發(fā)反應(yīng)1．自發(fā)過(guò)程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。例如高山流水、自由落體。(2)特點(diǎn)①體系趨向于從________狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)___________狀態(tài)(體系對(duì)外部做功或釋放熱量)。②在密閉條件下，體系有從__________自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)___________的傾向(無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。(3)非自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進(jìn)行的過(guò)程。2．自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在給定的條件下，無(wú)需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。例如鋼鐵生銹。(2)非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。3．應(yīng)用(1)自發(fā)反應(yīng)可被用來(lái)做“有用功”。例如H2的燃燒可設(shè)計(jì)成燃料電池。(2)非自發(fā)過(guò)程要想發(fā)生，必須對(duì)它做功。例如通電將水分解為H2和O2。1．下列過(guò)程中屬于自發(fā)過(guò)程的是__________(填序號(hào))。①銨鹽的溶解②燒堿與鹽酸反應(yīng)③Zn與稀H2SO4反應(yīng)④將地下水抽至地面⑤Mg在空氣中燃燒⑥鋁熱反應(yīng)⑦墨水在水中的擴(kuò)散⑧電解熔融的氯化鈉2．已知：①2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O；②2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑。①是自發(fā)反應(yīng)，②是非自發(fā)反應(yīng)，通過(guò)對(duì)上述反應(yīng)的分析，思考：(1)自發(fā)反應(yīng)不需要任何條件就能發(fā)生嗎？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1．焓變與化學(xué)反應(yīng)的方向分析下列反應(yīng)進(jìn)行的方向與ΔH之間的關(guān)系。(1)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)，燃燒反應(yīng)是________(填“吸”或“放”，下同)熱反應(yīng)，ΔH________(填“>”或“<”，下同)0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。(2)Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)，該反應(yīng)是______熱反應(yīng)，ΔH________0，常溫下______(填“能”或“不能”，下同)自發(fā)進(jìn)行。(3)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng)為_(kāi)_______熱反應(yīng)，常溫下________自發(fā)進(jìn)行。(4)2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，該反應(yīng)是________熱反應(yīng)，ΔH______0，________自發(fā)進(jìn)行。2．熵變與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)熵、熵變的概念(2)熵值大?、袤w系的熵值：體系的________越大，體系的熵值就________。②同一種物質(zhì)的熵值：S(g)____S(l)____S(s)，同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。(3)熵變與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的關(guān)系①自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)大多是熵________的反應(yīng)，有些熵________的化學(xué)反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。不能只根據(jù)熵增或熵減來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。②與環(huán)境既沒(méi)有物質(zhì)交換也沒(méi)有能量交換的孤立體系或絕熱體系，自發(fā)過(guò)程總向著熵增加的方向進(jìn)行。(1)反應(yīng)CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS____(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常溫下__________(填“能”或“不能”，下同)自發(fā)進(jìn)行。(2)2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)該反應(yīng)的ΔS____0，常溫下________自發(fā)進(jìn)行。(3)自發(fā)反應(yīng)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)的ΔS____0。(4)二氧化碳通入澄清石灰水的反應(yīng)Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)=CaCO3(s)＋H2O(l)________自發(fā)進(jìn)行。其ΔS____0。3．自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)自由能變化符號(hào)為_(kāi)_______，單位為kJ·mol－1。(2)自由能變化與焓變、熵變的關(guān)系：ΔG＝______________。ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與________有關(guān)。(3)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)總是向著______________的方向進(jìn)行，直到體系________。①當(dāng)ΔG＜0時(shí)，反應(yīng)____________；②當(dāng)ΔG＝0時(shí)，反應(yīng)____________；③當(dāng)ΔG＞0時(shí)，反應(yīng)____________。類型ΔHΔSΔG反應(yīng)的自發(fā)性1<0>0<0一定能自發(fā)2>0<0>0一定不能自發(fā)3<0<0正負(fù)決定于溫度低溫能自發(fā)4>0>0高溫能自發(fā)(1)在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向()(2)自由能變化ΔG＜0的化學(xué)反應(yīng)一定能迅速發(fā)生()(3)SO2(g)=S(g)＋O2(g)ΔH>0，ΔS>0，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行()(4)NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向()1．(2022·浙江1月選考，20)AB型強(qiáng)電解質(zhì)在水中的溶解(可視作特殊的化學(xué)反應(yīng))表示為AB(s)=An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對(duì)于不同組成的AB型強(qiáng)電解質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是()A．ΔH和ΔS均大于零B．ΔH和ΔS均小于零C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零2．已知在100kPa、298.15K時(shí)，石灰石發(fā)生分解反應(yīng)：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，則(1)該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)正向自發(fā)進(jìn)行。(2)若溫度能決定反應(yīng)方向，則該反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為_(kāi)___________。3．在化學(xué)反應(yīng)A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)ΔH＝QkJ·mol－1過(guò)程中的能量變化如圖所示，