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专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度第1课时化学反应的方向目标与素养：1.了解自发过程和化学反应的自发性。(宏观辨识与微观探析)2.知道焓判据、熵判据的涵义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。(宏观辨识与微观探析)自主预习探新知一、反应焓变与反应方向1．根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。自发过程具有的特点：(1)体系趋向于从__________状态转变为_________状态(体系对外部做功或者释放热量)。(2)在密闭条件下，体系有从_____自发转变为_____的倾向。能量较高能量较低有序无序2．化学反应的自发性与反应焓变的关系(1)放热反应：绝大多数都能_________，且反应放出的热量_____，体系能量_____得越多，反应越完全。(2)吸热反应：有些也能自发进行。(3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。微点拨：(1)非自发反应在一定条件下也能够进行。(2)自发反应只说明了反应的方向性，不能说明反应实际是否发生，也不能说明反应的快慢。自发进行越多降低二、反应熵变与反应方向1．熵(1)概念：衡量___________的物理量，其符号为__，单位为___________。(2)特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就_____。(3)影响因素①同一物质：S(高温)___S(低温)；S(g)___S(l)___S(s)。②相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值_____。③S(混合物)___S(纯净物)。体系混乱度SJ·mol－1·K－1越大＞＞＞越大＞2．熵变(1)概念：_____________与___________之差。(2)计算式：ΔS＝______________________。(3)正负判断依据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，ΔS___0，是熵_____的过程。②气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS__0，是熵____的反应。③气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS__0，是熵____的反应。反应产物总熵反应物总熵S(反应产物)－S(反应物)＞增加＞增加＜减小3．熵变与反应方向(1)含义：大多数自发反应有趋向于体系混乱度_____的倾向，导致体系的熵_____。(2)规律：大多数_______的反应都能自发进行。(3)局限性：少数_______的反应在一定条件下也可以自发进行，如－10℃的液态水自动结冰、NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)。(4)结论：熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。增大增大熵增加熵减少熵增加的反应在常温、常压下一定能自发进行吗？而熵减小的反应是不是一定不能自发进行？试举例说明。提示：不一定。碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳是熵增加的反应，但该反应需要高温才能自发进行。氯化氢与氨的化合反应是熵减小的反应，但该反应可以自发进行。三、焓变与熵变对反应方向的共同影响体系能量_____和混乱度_____都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时，(1)ΔH__0、ΔS__0，则反应一定能自发进行；(2)ΔH__0、ΔS__0，则反应一定不能自发进行；(3)ΔH__0、ΔS__0或ΔH__0，ΔS__0，反应可能自发进行，也可能不自发进行，与反应的_____有关。降低增大温度1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)能够自发进行的反应一定容易发生，也一定能反应完全。()(2)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＞0。()(3)一定条件下能正向自发进行的反应，其逆向必定不能自发进行。()(4)对于ΔS＞0的反应，若在任何温度下均能自发进行说明ΔH＞0。()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×2．下列关于判断反应的方向的说法正确的是()A．所有自发进行的化学反应都是放热反应B．自发反应在任何条件下都能发生C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的反应D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同C[焓判据与熵判据都不能单独作为反应自发性的判据，二者组合而成的复合判据，更适合于所有的反应，A项错误，C项正确；在一定条件下能自发进行的反应，改变条件可能不能自发进行，B项错误；同一物质S(s)＜S(l)＜S(g)，D项错误。]3．(1)少量蔗糖溶解于水中，ΔS________0(填“”或“”，下同)。(2)纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS________0。(3)液态水蒸发变成水蒸气，ΔS________0。答案：(1)＞(2)＞(3)＞核心突破攻重难化学反应进行方向的综合判据1．焓变和熵变都与反应自发性有关，又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。可以利用以下公式进行判断，ΔH－TΔS。ΔH－TΔS0，反应能自发进行；ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。2．四象限【例】下列反应在任意温度下一定能自发进行的是______。(1)2NaCl=====通电2Na＋Cl2↑(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03kJ·mol－1(3)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝178.2kJ·mol－1(4)4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ·mol－1(5)CO(g)===C(s，石墨)＋12O2(g)ΔH＝110.5kJ·mol－1解析：(1)反应需要通电才能进行，故该反应为非自发反应。(2)ΔH＜0、ΔS＞0，任意温度下都有ΔH－TΔS＜0，故该反应任意温度下都能自发进行。(3)ΔH＞0、ΔS＞0，在高温下(T＞ΔHΔS)时，ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行；而低温下(T＜ΔHΔS)时，反应不能自发进行。(4)ΔH＜0，ΔS＜0，在低温下(T＜ΔHΔS)时，ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行。(5)ΔH＞0、ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0，该反应任意温度下都不能自发反应。答案：(2)在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)ΔH＝QkJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)Q________0(填“”“”或“＝”)。(2)熵变ΔS________0(填“”“”或“＝”)。(3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。解析：据图象可知，该反应是放热反应，故Q0。据反应特点可知，该反应是熵增大的反应；据此可知该反应能自发进行。答案：(1)(2)(3)能当堂达标提素养1．下列过程是非自发的是()A．水由高处向低处流B．煤炭的燃烧C．铁在潮湿空气中生锈D．室温下水结成冰D[自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈，都是自发过程，室温下，水结成冰是非自发的。]2．水结冰的过程的焓变和熵变正确的是()A．ΔH＞0、ΔS＜0B．ΔH＜0、ΔS＞0C．ΔH＞0、ΔS＞0D．ΔH＜0、ΔS＜0D[H2O(l)===H2O(s)为ΔS0的放热(ΔH0)过程。]3．下列说法完全正确的是()A．自发进行的反应均是ΔH0的反应B．ΔS为正值的反应均能自发进行C．物质的量增加的反应，ΔS为正值D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)ΔS0D[有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为自发性的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增反应，故D对。]4．在25℃，1.01×105Pa条件下，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1能自发进行的合理解释是()A．该反应是熵减反应B．该反应是分解反应C．该反应的焓变效应大于熵变效应D．该反应的熵变效应大于焓变效应D[反应能否自发进行取决于焓变和熵变的复合判据，由题给内容可知该反应吸热，且熵增大，根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，反应能自发进行，必须满足ΔH－TΔS0才可，即熵变效应大于焓变效应。]5．判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增加”“减小”或“无明显变化”。(1)2H2(g)＋O2(g)=====点燃2H2O(l)________。(2)H2(g)＋Cl2(g)=====点燃2HCl(g)________。(3)(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)__________。(4)Cu(s)＋Cl2(g)=====点燃CuCl2(s)________。解析：判断熵值变化的依据是同温同压下，气态熵值液态熵值固态熵值，状态都是气态时，看物质的量的多少，物质的量越多，熵值越大。答案：(1)减小(2)无明显变化(3)增加(4)减小