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第4讲化学反应进行的方向[考纲解读]1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变之间的关系。2.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。第4讲基础再现·深度思考考点一自发过程1．含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。2．特点(1)体系趋向于从_____状态转变为_____状态(体系对外部_____或_____热量)。(2)在密闭条件下，体系有从_____转变为_____的倾向性(无序体系更加稳定)。第4讲基础再现·深度思考做功释放高能低能有序无序深度思考1．“放热过程都可以自发进行，但吸热过程都不能自发进行。”这句话对吗？应如何理解？第4讲基础再现·深度思考答案不对。放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定都能自发进行，如碳的燃烧等；吸热过程没有自发进行的倾向性，但并不一定都不能自发进行，如水的蒸发等。考点二自发反应1．自发反应在一定条件下_____________就能自发进行的反应称为自发反应。2．判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数_________都能自发进行，且反应放出的热量_____，体系能量_____得也_____，反应越_____。可见，__________是制约化学反应能否自发进行的因素之一。第4讲基础再现·深度思考zxxk无需外界帮助放热反应越多降低越多完全反应的焓变(2)熵变与反应方向①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的_______。大多数自发反应有趋向于体系_______增大的倾向。②熵和熵变的含义a．熵的含义熵是衡量一个体系_______的物理量。用符号___表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。第4讲基础再现·深度思考混乱度混乱度混乱度Sb．熵变的含义熵变是反应前后体系_________，用____表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应_________。(3)综合判断反应方向的依据①ΔH－TΔS0，反应___________。②ΔH－TΔS＝0，反应_____________。③ΔH－TΔS0，反应_____________。第4讲基础再现·深度思考熵的变化ΔS自发进行能自发进行达到平衡状态不能自发进行深度思考2．能自发进行的反应一定能实际发生吗？第4讲组卷网基础再现·深度思考z.x.xk答案不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。3．判断下列说法是否正确。(1)在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向()(2)温度、压力一定时，放热、熵增加的反应一定能自发进行()(3)反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素()(4)固体的溶解过程只与焓变有关()第4讲基础再现·深度思考√√××4．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)ΔH＝＋163kJ·mol－1B．Ag(s)＋12Cl2(g)===AgCl(s)ΔH＝－127kJ·mol－1C．HgO(s)===Hg(l)＋12O2(g)ΔH＝＋91kJ·mol－1D．H2O2(l)===12O2(g)＋H2O(l)ΔH＝－98kJ·mol－1第4讲基础再现·深度思考解析反应自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。对于A项，ΔH0，ΔS0，在任何温度下，ΔH－TΔS0，即任何温度下，反应都不能自发进行；第4讲基础再现·深度思考对于B项，ΔH0，ΔS0，在较低温度下，ΔH－TΔS0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH0，ΔS0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH0，ΔS0，在任何温度下，ΔH－TΔS0，即在任何温度下反应均能自发进行。答案D反思归纳焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由能量判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。第4讲基础再现·深度思考真题重组·规范集训1．下列说法或解释不正确的是()A．(2010·北京理综，10B)“NO2球”浸泡在冷水中，颜色变浅是因为发生：2NO2N2O4(g)ΔH0B．(2010·江苏，8B)常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH0C．(2010·江苏，8C)一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率D．对于反应N2H4(l)===N2(g)＋2H2(g)ΔH＝－50.6kJ·mol－1，它在任何温度下都是自发的第4讲真题重组·规范集训C2．下列说法错误的是()A．NH4NO3溶于水是自发过程B．同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时最小C．借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态D．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程第4讲真题重组·规范集训C3．设反应①Fe(s)＋CO2FeO(s)＋CO(g)ΔH＝akJ·mol－1，反应②Fe(s)＋H2FeO(s)＋H2(g)ΔH＝bkJ·mol－1，以上两反应的平衡常数分别为K1和K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：T/KK1K29731.472.3811732.151.67下列有关叙述正确的是()A．b0B．在973K下增大压强，K2增大C．abD．在常温下反应①一定能自发进行第4讲真题重组·规范集训解析根据温度升高时反应②的K值减小，说明温度升高平衡向逆反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，b0，A错；第4讲真题重组·规范集训平衡常数只与温度有关，故在973K下增大压强，K2不变，B错；①－②得到③CO2(g)＋H2CO(g)＋H2O(g)，其反应热ΔH＝a－b，平衡常数K＝K1/K2，结合表中数据，973K、1173K时K值分别为0.62、1.29，说明温度升高时反应③向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，ΔH＝a－b0，即ab，C对；根据温度升高时反应①的K值增大，说明温度升高平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，因此在常温下不能自发进行，D错。答案C4．(2011·浙江理综，27)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH42NH3(g)＋CO2(g)实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：第4讲真题重组·规范集训温度/℃15.020.025.030.035.0平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度/mol·L－12.4×10－33.4×10－34.8×10－36.8×10－39.4×10－3①可以判断该分解反应已经达到平衡状态的是________。A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中总压强不变C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变第4讲真题重组·规范集训②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：____________。③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH____0(填“”、“＝”或“”)，熵变ΔS____0(填“”、“＝”或“”)。第4讲真题重组·规范集训(2)已知：NH2COONH4＋2H2NH4HCO3＋NH3·H2O，该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO－)随时间的变化趋势如下图所示。第4讲真题重组·规范集训⑤计算25.0℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：__________。⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：______________________________________________。第4讲真题重组·规范集训解析(1)①根据化学平衡状态判断标志是v正＝v逆，各组分浓度不再发生变化，由NH2COONH42NH3(g)＋CO2(g)可见该反应为不等体积变化(即反应物和生成物气体分子数不相同)，可以得恒容状态下压强不变或混合气体密度不变时，反应即达到平衡状态，但上述反应中反应物无气体参加，因此生成物中各组分气体体积分数恒定不变。②根据K＝c2(NH3)·c(CO2)＝2×4.8×10－332·4.8×10－33≈1.6×10－8。第4讲真题重组·规范集训③由NH2COONH42NH3(g)＋CO2(g)正反应气体分子数增加，增大压强平衡向逆反应方向移动。④由表中数据可以得出温度升高，压强增大，即随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，所以ΔH0；根据NH2COONH42NH3(g)＋CO2(g)，正反应是生成物气体分子数增多的反应，所以ΔS0。第4讲真题重组·规范集训第4讲真题重组·规范集训(2)⑤根据v＝ΔcΔt得到v＝2.2mol·L－1－1.9mol·L－16min＝0.05mol·L－1·min－1。⑥由图像数据可以得出，用不同初始浓度，不同温度下的平均反应速率的大小来说明：如25℃时反应物的起始浓度较小，但0～6min内的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0℃时的大。答案(1)①BC②K＝c2(NH3)·c(CO2)＝23c213c＝427×(4.8×10－3)3≈1.6×10－8③增加④(2)⑤0.05mol·L－1·min－1⑥25℃时反应物的起始浓度较小，但0～6min内的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0℃时的大