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第二单元化学反应的方向与限度学习任务1化学反应的方向1．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体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)；②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2．化学反应方向的判据1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)(2019·高考江苏卷)一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH0。()(2)(2018·高考江苏卷)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应。()(3)凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的。()(4)自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。()(5)焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。()(6)熵变是决定反应是否具有自发性的唯一判据。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×2．(教材改编题)下列过程的熵变的判断不正确的是()A．溶解少量食盐于水中，ΔS0B．纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS0C．H2O(g)变成液态水，ΔS0D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，ΔS0解析：选C。C项，H2O(g)变成液态水，熵值减小，故ΔS0，错误。(1)自发反应不一定能实现，化学反应能否实现与反应的自发性、反应速率、反应物转化率有关。(2)在恒温、恒压条件下，化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的。1．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨，对其说法中正确的是()A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大B．碳铵分解是因为外界给予了能量C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解答案：A2．下列说法错误的是()A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH0B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH0C．一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH0，ΔS0D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH0解析：选A。A项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明ΔH0；B项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明ΔH0；C项，此反应为高温下MgCl2的分解反应，ΔH0，ΔS0；D项，该反应ΔS0，常温下不能自发进行，则有ΔH－TΔS0，故ΔH0。3．(2020·保定高三检测)下列反应中，一定不能自发进行的是()A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03kJ/molΔS＝1110J/(mol·K)B．CO(g)===C(石墨，s)＋1/2O2(g)ΔH＝110.5kJ/molΔS＝－89.36J/(mol·K)C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ/molΔS＝－280.1J/(mol·K)D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝37.301kJ/molΔS＝184.05J/(mol·K)解析：选B。根据ΔH－TΔS，当ΔH0，ΔS0时，ΔH－TΔS0，反应肯定能自发进行；当ΔH0，ΔS0时，ΔH－TΔS0，反应一定不能自发进行。焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下均能自发进行＋－永远是正值在任何温度下均不能自发进行＋＋低温为正；高温为负低温时不能自发进行；高温时能自发进行－－低温为负；高温为正低温时能自发进行；高温时不能自发进行学习任务2可逆反应与化学平衡状态一、可逆反应1．定义在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。2．特点(1)二同：①相同条件下；②正、逆反应同时进行。(2)一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于100%。3．表示在方程式中反应符号用“”表示。二、化学平衡状态1．定义一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。2．建立过程3．特征三、“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断1．“两审”一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压。二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。2．“两标志”(1)本质标志v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该物质的速率。(2)等价标志①全部是气体参加的非等体积反应[如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)]，体系的压强(恒温恒容时)、平均相对分子质量不再随时间而变化。②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。④对于有有色物质参加或生成的可逆反应[如2NO2(g)N2O4(g)]，体系的颜色不再随时间而变化。⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)2H2O通电点燃O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)ΔH＝－515kJ/mol②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353kJ/mol两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是____________________________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是__________。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。A．催化剂活性降低B．平衡常数变大C．副反应增多D．反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为______，理由是__________________________________________________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为____________。解析：(1)由于反应①和②均为放出热量较多的反应，产物的能量较低，故两个反应在热力学上趋势很大；由于反应①为放热反应，且该反应为气体分子数增大的反应，故降低温度和减小压强均有利于反应正向进行，从而提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂。(2)反应①为放热反应，升高温度，丙烯腈的平衡产率应降低，故低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460℃时，催化剂的活性降低、副反应增多均可能导致丙烯腈的产率降低，A、C项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，B项错误；升高温度可以提高活化分子的百分数，但不能改变反应所需的活化能，D项错误。(3)从题图(b)中可看出当n(氨)/n(丙烯)≈1.0时，丙烯腈的产率最高，此时几乎没有丙烯醛；只发生反应①时NH3、O2、C3H6的物质的量之比为1∶1.5∶1，结合空气中O2的体积分数约为20%，可确定进料气NH3、空气、C3H6的理论体积之比约为1∶7.5∶1。答案：(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度、减小压强催化剂(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC(3)1.0该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1∶7.5∶1