化学人教版 (2019)第三节 化学反应的方向学案设计

这是一份化学人教版 (2019)第三节 化学反应的方向学案设计，共7页。学案主要包含了自发过程与自发反应的比较，化学反应的方向与焓变的关系，化学反应的方向与熵变的关系等内容，欢迎下载使用。

一、自发过程与自发反应的比较
自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？
[提示] 不是。如H2和O2反应需要点燃。
下列不属于自发进行的变化是( )
A．红墨水加到清水中使整杯水变红
B．冰在室温下融化成水
C．水电解生成氢气和氧气
D．铁器在潮湿的空气中生锈
C [红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化成水、铁器在潮湿的空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D项均属于自发进行的变化，而水电解生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项不属于自发进行的变化。]
二、化学反应的方向与焓变的关系
1．分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系
(1)H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)，燃烧反应是放热反应，ΔHS(l)>S(s)。
(3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
3．反应熵变与反应方向
(1)二者关系
eq \x(自发进行的化学反应)—eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(—大多数是熵增加的反应,—也有些是熵减小的反应))
(2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。
微点拨：熵变正、负的判断
(1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。
(2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。
(3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。
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) ΔS＝－39.35 J·ml－1·K－1，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。
下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是( )
A．化学反应的熵变与反应的方向无关
B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向
C．熵值增大的反应都是混乱度增大的反应
D．能自发进行的反应熵值都增大
C [A项，化学反应有利于向熵增方向自发进行，故A错；B项，熵变不是判断化学反应方向的唯一判据，故B错；D项，能自发进行的反应也有熵减的反应，如NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)，故D错。]
汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代化城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。
[问题1] 阅读素材分析如何判断上述反应能否自发进行？
[提示] 可以利用反应的焓变和熵变来综合判断反应能否自发进行。
[问题2] 查阅资料可知上述反应的ΔH＝－746.8 kJ·ml－1、ΔS＝－197.5 J·ml－1·K－1。试着分析该反应室温(298 K)下能否自发进行？
[提示] 该反应室温时，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9 kJ·ml－1＜0，能自发进行。
[问题3] 汽车中的尾气处理装置中都使用了催化剂，分析催化剂的作用是什么？
[提示] 加快反应速率。
1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH0)的方向转变的倾向。
3．复合判据
(1)判据
(2)温度对反应方向的影响
1．(2021·山东高二期中)下列说法错误的是( )
A．ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
B．一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0
C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0
D．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ·ml－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
A [根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，对于ΔH＜0，ΔS＞0的反应，在任何温度时，ΔG＜0，反应均能自发进行，A错误；反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)为分解反应，故为吸热反应，则ΔH＞0，反应物无气体，生成物有气体，则ΔS＞0,B正确；反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)的ΔS＜0，在室温下可自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS＜0，则该反应的ΔH＜0,C正确；该反应的ΔH＞0，由于该反应是固体反应物生成气体，ΔS＞0，则该反应在一定条件下能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，D正确。]
2．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝－113.0 kJ·ml－1，ΔS＝－145.3 J·ml－1·K－1。该反应________(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为____________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·ml－1－298 K×(－145.3×10－3 kJ·ml－1·K－1)≈－69.7 kJ·ml－10，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，所以根据ΔH－TΔS可知在温度较高的情况下，可能小于0。(3)根据ΔH－TΔSΔH/ΔS≈1 111.6 K。
[答案] (1)不能 (2)能 (3)1 111.6 K
学 习
任 务
1．了解自发过程和化学反应的自发性。
2．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
自发过程
自发反应
含义
在一定条件下，不需借助外力就能自发进行的过程
在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应
特征
具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行
举例
高山流水，自由落体，冰雪融化
钢铁生锈
应用
(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池
(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2
判断化学反应方向的依据