专题2第2单元-第1课时化学反应的方向

(1)甲烷燃烧：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ/mol (2)氢气和氧气反应：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol (3)钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368 kJ/mol (4)硝酸铵溶于水要吸热。
(4)结合上个问题中给出的信息，请你根据综合判据 ΔG＝ΔH－TΔS 分析在 298 K 下合成氨反应能否自发进行？
【提示】 ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298 K·[－0.198 2 kJ/(mol·K)] ＝－92.2 kJ·mol－1＋59.063 6 kJ·mol－1≈－33.14 kJ·mol－1，所以能自发进行。
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【解析】 反应是否自发进行受反应的焓变和熵变的共同制约，而选项 A 只描述了反应热(即焓变)，选项 B 只描述了熵变，故选项 A、B 错；反应自发进 行是有条件的，如在一定的温度和压强下，故选项 C 正确，D 错。
【答案】 C
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2．下列对熵变的判断中不正确的是 ( ) A．少量的食盐溶解于水中：ΔS>0 B．炭和氧气反应生成 CO(g)：ΔS>0 C．气态水变成液态水：ΔS>0 D．CaCO3(s)受热分解为 CaO(s)和 CO2(g)：ΔS>0
【提示】 自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向， 而这个过程是否一定会发生则不能确定。如 Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑为非自 发反应，但在通电的条件下也可发生。
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[合作·探究] 自发过程和自发反应 [探究背景] 有如下三个操作(或示意图)。
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的物理量。混乱度 越大 ，体系越无序，体系的熵值就 越大 。熵的符号为 S 。
单位： J·mol－1·K－1
。
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2．物质熵大小的判断 (1)物质的存在状态：对于同一物质，等物质的量的该物质其熵值大小与物 质的存在状态有关，气态时熵值最大 ，固态时熵值 最小 ，而液态时介于二者 之间，物质的状态与熵大小的关系：S(g) > S(l) > S(s)。 (2)与物质的量的关系：物质的量越大 ，分子数 越多，熵值越大。 (3)不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂，其熵值越大，组成物质的 原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大。
【提示】 (4)、(5)、(6)自发过程与焓无关，与熵增有关。
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(3)合成氨反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ/mol，ΔS＝－198.2 J/(mol·K)。根据焓判据分析 298 K 下该反应是否能自发进行？熵判据呢？
【提示】 该反应为放热反应，根据焓判据能自发进行；同时该反应为熵 减反应，根据熵判据不能自发进行。
【提示】 无明显现象发生。镁与氧气的反应在室温下能自发进行，但反 应速率很慢。
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[核心·突破] 1．自发反应的两个“不能” 自发反应只说明了反应的方向性，不能说明反应实际是否发生，也不能说 明反应的快慢。 2．某些自发反应需要在一定条件下才能进行；非自发反应具备了一定条件 也能发生，如电解水。
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【解析】 食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，气 体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的 过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应。
【答案】 C
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3．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ·mol－1，下列 说法中正确的是( ) 【导学号：92410111】
【答案】 B
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4．指出下列反应或过程的 ΔS 的正、负号，并判断常温时，反应能否自发 进行。
(1)2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)ΔS________0，________自发进行。 (2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，ΔS________0，________自发进行。 (3)－10 ℃的水结冰，ΔS________0，________自发进行。
知
识
点 一
第二单元 化学反应的方向和限度
学 业
分
第 1 课时 化学反应的方向
层 测
知
评
识
点
二
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1．了解自发反应和非自发反应的含义。 2．通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。 3．初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学 反应的方向。
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(5)冰融化要吸热。
(6)两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。
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[探究问题] (1)对于自发反应(1)(2)(3)，从能量角度分析它们为什么可以自发？ 【提示】 (1)、(2)、(3)均是放热反应，从焓变角度分析可自发进行。
(2)对于自发过程(4)(5)(6)，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素 决定了它们能自发进行？
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化学反应方向的判断
[基础·初探] 教材整理 1 化学反应的自发性与反应焓变的关系 1．放热反应：绝大多数都能 自发进行，且反应放出的热量 越多 ，体系能 量 降低 得越多，反应越完全。 2．吸热反应：有些也能自发进行。 3．结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
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【解析】 自发反应是在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应， 如物质的燃烧是自发反应，但需要点燃的条件等，所以 A 项和 D 项错误、B 项 正确。自发反应讨论的是化学反应，而自发过程也包括物理过程，冰融化属自 发过程，C 错误。
【答案】 B
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2．下列过程是非自发的是( ) A．水由高处向低处流 B．煤炭的燃烧 C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰 【解析】 自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生 锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。 【答案】 D
【解析】 (1)反应为 ΔS>0 的反应，能自发进行； (2)反应的 ΔS>0，但常温下不能自发进行，高温时能自发进行； (3)过程 ΔS<0，但却能自发进行。 【答案】 (1)> 能 (2)> 不能 (3)< 能
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学业分层测评（八） 点击图标进入…
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(1)凡是焓变小于零的反应都能自发进行( ) (2)吸热反应都不能自发进行( ) (3)需要加热的反应都不能自发进行( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)×
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Baidu Nhomakorabea
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教材整理 2 化学反应的自发性与熵变的关系
1．熵 熵是衡量一个体系 混乱度 的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度
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[探究问题] (1)如图 1 所示装置，打开活塞，会有什么现象？ 【提示】 水从左侧流向右侧，左侧液面降低，右侧液面升高，直至达到 水平为止。 (2)如图 2 所示，用胶头滴管取少许盐酸，将盐酸滴加到石灰石上，会有什 么现象？ 【提示】 石灰石逐渐溶解，产生无色气体。
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(3)如图 3 将镁条置于氧气中，观察有何现象？根据所学知识判断室温下镁 与氧气的反应能否自发进行？
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自发反应
[基础·初探] 1．自发过程 在一定条件下不用借助外力就可以自动进行的过程。 2．化学反应的特点
化学反应具有 方向性 ，许多化学反应的正反应能自发进行 ，而其逆反应 无法 自发进行 。
3．自发反应
在一定温度和压强下，无需外界帮助就能 自动进行的反应。
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1．自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？
A．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 B．该反应中熵变、焓变皆大于 0 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反 应
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【解析】 (NH4)2CO3 自发分解是因为体系生成氨气使熵增大。吸热反应焓 变大于零，熵增加反应熵变大于零，则 ΔH－TΔS 不一定小于零，因此吸热的熵 增加反应不一定不能自发进行。焓变不是决定反应方向的唯一因素。能自发进 行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应。
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(1)ΔS>0 的过程一定能自发进行( ) (2)ΔS<0 的过程一定不能自发进行( ) (3)同种物质气态时熵值最大( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)√
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教材整理 3 焓变与熵变对化学反应的共同 影响 体系能量 降低和混乱度增大 都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的 自发性必须综合考虑反应的焓变和 熵变。在恒温、恒压时， 1．ΔH < 0，ΔS > 0，则反应一定能自发进行； 2．ΔH > 0，ΔS < 0，则反应一定不能自发进行； 3．ΔH < 0，ΔS < 0 或 ΔH > 0，ΔS > 0，反应可能自发进行，也可能不自 发进行，与反应的 温度 有关。
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[题组·冲关] 1．下列关于自发反应的叙述正确的是( )
【导学号：92410109】 A．自发反应是无需外界帮助就能自动进行的反应 B．在自然界中没有任何条件的自发反应是不存在的 C．在通常状况下冰能自行融化，所以它是自发反应 D．所有能发生的化学反应都是自发反应
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2．四象限
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[题组·冲关] 1．下列说法正确的是( ) 【导学号：92410110】 A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 C．自发反应在恰当条件下才能实现 D．自发反应在任何条件下都能实现
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H2 的燃烧是自发反应吗？该过程体系的能量和熵如何变化，说明什么问 题？
【提示】 H2 的燃烧属自发反应，该过程放出热量，体系能量降低，但熵 减小，说明判断反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判据。
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[合作·探究]
化学反应进行方向的判据
[探究背景]
以下过程均为自发反应或自发过程：
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[核心·突破] 综合判据的“四象限” 1．焓变和熵变都与反应自发性有关，又都不能独立地作为反应自发性的判 据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。可以利用以下 公式进行判断，ΔH－TΔS。 ΔH－TΔS<0，反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
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3．熵变与反应方向 (1)含义：大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大 的倾向，导致体系的 熵 增大 。 (2)规律：大多数 熵增加 的反应都能自发进行。 (3)局限性：少数 熵减小 的反应在一定条件下也可以自发进行，如－10 ℃ 的液态水自动结冰、NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)。 (4)结论：熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。