第11讲 化学反应的方向 （解析版）-2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

这是一份第11讲 化学反应的方向 （解析版）-2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1），共11页。试卷主要包含了自发过程的判断，8 kJ·ml－1，判断化学反应自发性的方法等内容，欢迎下载使用。
1.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的关系。
2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。
一、自发过程和自发反应
1.自发过程
自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。例如，水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。
2.自发反应
有些化学反应也是自发进行的，而且具有方向性。
3.自发过程的判断
(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。
(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。
二、化学反应进行方向的判据
1．焓变与反应的方向
(1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。
(2)焓变与化学反应进行方向的关系
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应也可以自发进行，如：
2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋109.8 kJ·ml－1。
结论：只用焓判据判断反应是否自发进行不全面。
2．熵变与反应的方向
(1)熵、熵变的概念
(2)熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。
②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。
(3)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。
(4)熵变与化学反应进行方向的关系
①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如
Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)；
2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)
②有些熵减的反应也可以自发进行，如：
2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)；
4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)
结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。
3．自由能与化学反应的方向
(1)自由能
符号为ΔG，单位为kJ·ml－1。
(2)自由能与焓变、熵变的关系
ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。
(3)反应方向与自由能的关系
化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。
①当ΔG＜0时，反应能自发进行；
②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态；
③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。
4.判断化学反应自发性的方法
考点01 自发过程和自发反应
【例1】下列不属于自发进行的变化是
A．红墨水加到清水使整杯水变红B．冰在室温下融化成水
C．电解饱和食盐水D．铁器在潮湿的空气中生锈
【答案】C
【解析】A．扩散现象，是熵增加的自发过程，A不符合题意；
B．冰的熔点为0℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是熵增加的自发过程，B不符合题意；
C．电解饱和食盐水，是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，C符合题意；
D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，属于电化学腐蚀，是自发进行的化学过程，D不符合题意；
综上所述答案为C。
【变式1-1】有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤气燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和反应，其中属于自发反应的是
A．①②③B．②③④C．①③④⑤D．①②⑤
【答案】C
【解析】自发反应的体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。常见为可以自发的进行到显著程度的反应。白磷自燃、煤气燃烧、钠与水反应、酸碱中和反应均能自发的进行。C正确。
故选：C。
【变式1-2】下列关于化学反应的叙述正确的是
A．ΔH＞0的化学反应一定不能自发进行
B．反应的熵(体系混乱度)增大(即ΔS＞0)
C．非自发反应在任何条件下都不能发生
D．熵增加且放热的反应一定是自发反应
【答案】D
【解析】A． 反应是否自发进行由ΔG=ΔH-TΔS决定，ΔG＜0的反应能自发进行，ΔH＞0，ΔS＞0的反应在高温条件下能自发进行，如碳酸氢铵的分解反应，故A错误；
B． 反应物为气体，生成物为液体，该反应是熵减少的反应，故B错误；
C． 非自发反应在改变温度的条件下使ΔG＜0，则反应就能自发进行，故C错误；
D． 熵增加且放热的反应，ΔS＞0，ΔH＜0，ΔG=ΔH-TΔS始终小于0，反应一定是自发反应，故D正确；
故选D。
考点02 焓变和熵变与反应进行方向的判断
【例2】夏季，受台风影响，某些地区狂降暴雨。下列有关水汽变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是
A．，B．，
C．，D．，
【答案】A
【解析】水汽变成雨的过程中放热，ΔH