第07講化學反應的方向-2023年新高二化學暑假課（人教版2019選擇性必修1）（原卷版）

第07講化學反應的方向1．知道化學反應是有方向的；知道熵、熵變的概念和判斷。2．知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關；能結合具體事例說明反應自發(fā)進行的方向。1．化學反應的方向與反應的焓變、熵變的關系。2．會用復合判據(jù)判斷反應進行的方向。化學反應的方向與反應的焓變、熵變的關系。水總是自發(fā)地從高處流向低處液溴揮發(fā)鐵生銹鐵置換出銅以上這些變化，均不需外界條件可______進行。一、自發(fā)過程和自發(fā)反應自發(fā)過程自發(fā)反應含義在一定條件下，不用借助______，一經(jīng)引發(fā)就能自發(fā)進行的過程(自發(fā)過程的相反過程不能自發(fā)進行，通過需要外界做功才能進行，如用水泵將水從低處抽向高處)在____________，無需外界幫助可以自發(fā)進行的化學反應(不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應，以及不能發(fā)生的反應為非自發(fā)反應)特征具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下______進行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進行應用①可被用來完成有用功；②非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。1．不能認為自發(fā)反應都是不需要任何條件就能發(fā)生的，自發(fā)反應的“一定的條件”，可以是一定的溫度和壓強，可以是“點燃、光照、加熱、高溫”等給反應物提供能量的條件，“外界幫助”指通電、放電等，如氫氣的燃燒是自發(fā)的通過需點燃才能發(fā)生；也不能認為非自發(fā)反應在任何條件下都是不能發(fā)生的，如NaCl在通電條件可分解生成Na和Cl2。2．不能認為自發(fā)反應應用普通，非自發(fā)反應沒有應用價值。將電能、熱能轉化為化學能的許多非自發(fā)反應是制備物質的重要反應，如電解法去冶煉鈉、鎂、鋁和制取氯氣等。3．反應能否自發(fā)與反應速率——無關！以下反應均可自發(fā)進行，這是為什么？H2(g)＋F2(g)2HF(g)ΔH＝－546.6kJ·mol－12K(s)＋2H2O(l)2KOH(aq)＋H2(g)ΔH＝－393.62kJ·mol－14Fe(s)＋3O2(g)2Fe2O3(s)ΔH＝－1648.4kJ·mol－1。放熱反應過程中體系能量______，因此具有自發(fā)進行的傾向，科學家提出用______(能量變化)來判斷反應進行的______，這就是______(能量判據(jù))。那么，對于吸熱反應能否自發(fā)進行？以下兩反應，也能自發(fā)進行：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋109.8kJ·mol－1NaHCO3(s)＋HCl(aq)NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝＋31.4kJ·mol－1。二、焓變與反應的方向1．多數(shù)______反應可以自發(fā)進行。2．有些______反應也可以自發(fā)進行。部分反應不具有自發(fā)性，如2CO(g)2C(s)＋O2(g)、H2(g)＋MgO(s)Mg(s)＋H2O(l)等，CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)在常溫下不能發(fā)生，但在高溫下可自發(fā)進行。故只用______判斷反應是否自發(fā)不全面。為什么有些吸熱過程也能自發(fā)進行？氣體擴散水中滴加紅墨水硫酸銅溶于水火柴盒里火柴散落以上過程，以自發(fā)進行，都是從混亂度______(有序)向混亂度______(無序)的方向進行。對于反應如2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)、NaHCO3(s)＋HCl(aq)NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)，也是伴隨著體系混亂度的增大。這個混亂度科學家命名為“______”。三、熵變與反應的方向1．熵、熵變的概念熵定義度量體系____________的物理量(體系的有序性越高，混亂度越低，熵值越小)符號S熵變定義物質發(fā)生變化時，體系的熵的變化符號ΔS意義混亂度增加的過程或反應為______，ΔS＞0；混亂度減小的過程或反應為熵減，ΔS＜0(產(chǎn)生氣體的反應和氣體物質的量增大的反應，熵變?yōu)檎郸＞0，是熵增反應)；化學反應的ΔS越大，越有利于反應____________2．熵值大?、袤w系的熵值：體系的混亂程度______，體系的熵值就______。②同一物質的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一條件下，不同物質的熵值______。3．熵判據(jù)體系有______地向混亂度______(即熵增)的方向轉變的傾向，因此可用______來判斷反應進行的方向——許多熵增的反應是______的，如2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑、CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑等。有些熵減的反應也可以自發(fā)進行，如：Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)CaCO3(s)＋H2O(l)、NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s)。故只用______判斷反應是否自發(fā)不全面。我們可以用焓變和熵變來綜合判斷。四、自由能與化學反應的方向1．自由能變化符號為______，單位為____________。2．自由能變化與焓變、熵變的關系ΔG＝____________。ΔG不僅與焓變、熵變有關，還與______有關。3．反應方向與自由能的關系ΔHΔSΔH－TΔS反應情況＜0＞0永遠是負值在任何溫度下過程均自發(fā)進行＞0＜0永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行＞0＞0低溫為正低溫時非自發(fā)高溫為負高溫時自發(fā)＜0＜0低溫為負低溫時自發(fā)高溫為正高溫時非自發(fā)考點一：焓變與熵變判斷例1．（2022·河南邢臺高二上學期第一次月考）下列反應的焓變和嫡變與圖示過程相符的是A．2Na(g)＋Cl2(g)2NaCl(s)B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)C．2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)D．Zn(s)＋H2SO4(aq)ZnSO4(aq)＋H2(g)考點二：化學反應與溫度的關系例2．（2023·北京清華附中高二上學期期末）下列反應在任何溫度下一定能自發(fā)進行的是A．2H2O2(l)2H2O(l)＋O2(g)ΔH＜0B．NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s)ΔH＜0C．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＜0D．2CO(g)2C(s)＋O2(g)ΔH＞0考點三：判斷反應的焓變、熵變例3．（2023·河北保定市高二上學期期中）下列對化學反應預測正確的是選項化學反應方程式已知條件預測AM(s)X(g)＋Y(s)ΔH＞0它是非自發(fā)反應BW(s)＋xG(g)2Q(g)ΔH＜0，自發(fā)反應x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g)4W(g)＋6G(g)能自發(fā)反應ΔH一定小于0D4M(s)＋N(g)＋2W(l)4Q(s)常溫下，自發(fā)進行ΔH＞0考點四：計算反應溫度例5．（2022·河南邢臺高二上學期第一次月考）反應NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋37.301kJ·mol－1ΔS＝184.0J·mol－1·K－1。該反應能自發(fā)進行的最低溫度約為A．－168℃ B．202.7℃ C．105.15K D．202.7K1．（2023·河北邢臺市高二上學期期末）俗話說“下雪不冷化雪冷”，其中蘊含著化學知識。下列對化雪過程中的焓變和熵變的判斷正確的是A．ΔH＞0ΔS＜0 B．ΔH＜0ΔS＜0C．ΔH＜0ΔS＜0 D．ΔH＞0ΔS＞02．（2023·四川雅安市高二上學期期末）下列有關化學反應的方向及判據(jù)的說法不正確的是A．反應CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)能否自發(fā)進行，主要由ΔS決定B．焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)C．ΔH＜0、ΔS＞0的反應在任何溫度下都能自發(fā)進行D．冰在室溫下自動融化成水，是因為體系混亂度增加3．（2023·山東臨沂市沂水縣高二上學期期中）下列轉化在任何溫度下都能正向自發(fā)進行的是A．2KClO3(s)2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＜0B．2CO(g)2C(s，石墨)＋O2(g)ΔH＞0C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)4Fe(OH)3(s)ΔH＜0D．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞04．（2023·北京豐臺區(qū)高二上學期期中）已知反應CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)，反應過程中能量的變化如圖所示，下列有關該反應的ΔH、ΔS的說法中正確的是A．ΔH＜0ΔS＜0 B．ΔH＞0ΔS＜0C．ΔH＜0ΔS＞0 D．ΔH＞0ΔS＞05．（2023·北京海淀區(qū)高二上學期期末）下列說法正確的是A．放熱反應一定是自發(fā)反應 B．熵增的反應不一定是自發(fā)反應C．固體溶解一定是熵減小的過程 D．非自發(fā)反應在任何條件下都不能發(fā)生6．（2023·北京豐臺區(qū)高二上學期期中）下列說法正確的是A．凡是放熱反應都是自發(fā)反應 B．自發(fā)反應都是熵增大的反應C．吸熱反應可能是自發(fā)反應 D．凡是需要加熱才能發(fā)生的反應都是非自發(fā)進行的7．（2023·廣東茂名市電白區(qū)高二上學期期中）已知“凡氣體分子總數(shù)增加的反應都是熵增大的反應”。下列反應在任何溫度下都不自發(fā)進行的是A．2O3(g)3O2(g)ΔH＜0B．2CO(g)2C(s)＋O2(g)ΔH＞0C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0D．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞08．（2022年山西運城市上學期10月月考）下列說法錯誤的是A．2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)該反應的ΔH＞0，ΔS＞0，在低溫下，該反應不能自發(fā)進行B．2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)該反應的ΔH＜0，ΔS＜0，在低溫下能自發(fā)進行C．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)該反應的ΔH＞0，ΔS＞0，在低溫下，該反應能自發(fā)進行D．CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)該反應的ΔH＞0，ΔS＞0，在高溫下，該反應能自發(fā)進行1．（2023·北京房山區(qū)高二上學期期中）1g冰受熱轉化為1g水蒸氣，下列分析不正確的是A．該過程是熵增的過程B．該過程發(fā)生的是物理變化C．1g冰與1g水蒸氣所具有的內能不同D．H2與O2反應生成1molH2O(l)與生成1molH2O(g)放出的熱量相同2．（2023·遼寧凌營口高二上學期開學考）2022年4月以來，遼沈大地遭遇罕見的少雨天氣，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不少麻煩，5月24日至25日，利用一次東北冷渦天氣過程，遼寧省氣象局組織人員向天空云層中撒入干冰，開展了大范圍的人工增雨作業(yè)。干冰在云層中的變化過程中，其焓變和熵變均正確的是A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜03．（2022年山東濰坊市上學期期中）工業(yè)上制備金屬鉀的反應為KCl＋NaNaCl＋K，該反應為吸熱反應，反應溫度通常為850℃。相關數(shù)據(jù)如下表所示，下列說法錯誤的是物質熔點/℃沸點/℃Na97.8883K63.7774NaCl801.01413KCl7701500A．Na比K活潑 B．該反應的ΔH＞0C．該反應的ΔS＞0 D．該條件下ΔH－TΔS＜04．（2023·湖南邵陽市武岡市高二上學期期中）下列有關化學反應方向及其判據(jù)的說法中錯誤的是A．1molH2O在不同狀態(tài)時的嫡值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]B．反應CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0能否自發(fā)進行與溫度有關C．H2O2分解和HClO分解均是自發(fā)過程，故這兩個反應的ΔH和ΔS的變化相同D．常溫下，反應4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)4Fe(OH)3(s)能自發(fā)進行，則該反應的ΔH＜05．（2022·山東高二上學期12月月聯(lián)合調研）化學反應進行的方向是一個比較復雜的問題。下列有關說法正確的是A．反應SO3(g)＋H2O(l)H2SO4(l)的ΔS＞0B．1molCO2在不同狀態(tài)時的熵值：S[CO2(g)]＜S[CO2(s)]C．反應2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)ΔH＞0能否自發(fā)進行與溫度有關D．ΔH＜0或ΔS＞0的反應一定能自發(fā)進行6．（2022·山東煙臺高二上學期期中）下列說法正確的是A．非自發(fā)的反應一定可以通過改變條件使其成為自發(fā)反應B．相同物質的量的同種物質氣態(tài)時熵值最小，固態(tài)時熵值最大C．反應NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH＜0D．恒溫恒壓下，ΔH＜0且ΔS＞0的反應一定不能自發(fā)進行7．（2023·北京石景山區(qū)高二上學期期末）下列關于化學反應方向的說法正確的是A．凡是放熱反應都是自發(fā)反應 B．凡是熵增大的反應都是自發(fā)反應C．凡是吸熱反應都不是自發(fā)反應 D．反應是否自發(fā)，不只與反應熱有關8．（2023·遼寧鞍山市高二上學期第三次月考）已知2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do6(Δ))2SO3(g)ΔH＜0。若在500℃和催化劑作用下，該反應在容積固定的密閉容器中進行，下列說法正確的是A．因為ΔH＜0，所以該反應有自發(fā)進行的趨勢B達到平衡時，SO2和SO3濃度一定相等C．因為ΔS＜0，所以該反應一定不能自發(fā)進行D．升高溫度是為了提高反應物的轉化率9．（2022年安徽池州市貴池區(qū)期中）灰錫結構松散，不能用于制造器皿，而白錫結構堅固，可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用(已知：在0℃、100kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應焓變和熵變分別為ΔH＝2.18kJ·mol－1，ΔS＝6.61J·mol－1·K－1)A．會變成灰錫 B．不會變成灰錫C．不能確定 D．升高溫度才會變成灰錫10．（1）（2023·湖北宜昌市協(xié)作體高二上學期期中）甲烷是重要的氣體燃料和化工原料，由CH4制取合成氣(CO、H2)的