高二化学二单元教案：化学反应的方向

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本文题目：高二化学二单元教案：化学反应的方向

第二单元 化学反应的方向和限度

第1课时　化学反应的方向

[目标要求]　1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

一、化学反应的方向

1.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。

2.自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。

二、判断化学反应方向的依据

1.能量判据

自然界中的自发过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向;绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。

反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。

2.熵判据

(1)熵

用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。单位：J•mol-1•K-1。

(2)熵值大小的比较

同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。

(3)熵变：反应前后体系熵的变化，符号为ΔS。

若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的ΔS>0，反之，ΔS<0。

(4)熵变与化学反应自发性关系

ΔS>0，反应自发进行;ΔS<0，反应不能进行。化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。

3.复合判据

体系能量降低(ΔH<0)和混乱度增大(ΔS>0)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)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行。

(2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行。

(3)当ΔH<0，ΔS<0时，反应在较低温度下自发进行。

(4)当ΔH>0，ΔS>0时，反应在较高温度下自发进行。

知识点一　能量判据

1.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是(　　)

A.所有的放热反应都是自发进行的

B.所有的自发反应都是放热的

C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素

D.焓变是决定反应是否具有自发性的惟一判据

答案　C

解析　多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数”，必定存在特例，所以只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素”。

2.下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　)

A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ•mol-1

B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ•mol-1

C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　 ΔH=-286 kJ•mol-1

D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.2 kJ•mol-1

答案　C

解析　从焓变的角度分析，化学反应有由高能状态向低能状态转化、使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。

知识点二　熵判据

3.碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是(　　)

A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大

B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量

C.碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解

D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解

答案　A

解析　(NH4)2CO3的分解为吸热反应，而吸热反应不易自发进行;根据焓变与熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值一定增大。

4.摩尔熵是单位物质的量的物质在一定条件下所具有的熵。试比较下列两组物质摩尔熵的大小顺序。

(1)相同条件下的气态甲醇、乙醇、丙醇。

(2)气态苯、液态苯、固态苯。

答案　(1)S(气态甲醇)S(液态苯)>S(固态苯)

解析　一般来讲，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;对于同一种物质，S(g)>S(l)>S(s)。根据以上的规律可知，对于(1)，S(气态甲醇)S(液态苯)>S(固态苯)。

知识点三　复合判据

5.某反应：A===B+C在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是(　　)

A.ΔH<0、ΔS<0 B.ΔH>0、ΔS<0

C.ΔH<0、ΔS>0 D.ΔH>0、ΔS>0

答案　D

解析　由题意知：该反应在室温下不能自发反应，而高温下能自发进行。根据ΔH和ΔS对反应方向的共同影响可推知：ΔH>0，ΔS>0。

6.下列反应中，常温常压下一定不能自发进行的是(　　)

A.2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)

ΔH=-78.03 kJ•mol-1

ΔS=+1 110 J•mol-1•K-1

B.CO(g)===C(s，石墨)+12O2(g)

ΔH=110.5 kJ•mol-1

ΔS=-89.36 J•mol-1•K-1

C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)

ΔH=-444.3 kJ•mol-1

ΔS=-280.1 J•mol-1•K-1

D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)

ΔH=37.30 kJ•mol-1

ΔS=+184.05 J•mol-1•K-1

答案　B

练基础落实

1.下列说法中正确的是(　　)

A.凡是放热反应都是自发的，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的反应

C.自发反应在恰当的条件下才能实现

D.自发反应在任何条件下都能实现

答案　C

解析　放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发的;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，能量判据和熵判据要综合考虑利用，不能简单地单一使用。故选C。

2.下列对熵的理解不正确的是(　　)

A.同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小

B.体系越有序，熵值越小;越混乱，熵值越大

C.与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小

D.25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是熵增的反应

答案　C

解析　体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故C错误。

3.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(如图所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。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(　　)

A.此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向变化的过程，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.此过程从有序到无序，混乱度增大

D.此过程是自发可逆的

答案　D

解析　根据题意ΔH=0，ΔS>0，由ΔH-TΔS推知该过程能自发进行，气体扩散为熵增过程，而其逆过程不能自发进行。

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