精修版高中化學魯科版選修4教學案：第2章 第1節(jié) 化學反應的方向 Word版含解析

精品資料第1節(jié) 化學反應的方向 課標要求1了解自發(fā)和非自發(fā)過程、熵與熵變的概念。2了解焓判據的基本內容。3了解熵變與焓變這兩個因素對化學反應的共同影響，了解定量判斷反應方向的關系式：HTS。,1自發(fā)過程是在一定溫度和壓強下不需借助光、電等外部力量就能自動發(fā)生的過程。2熵是描述體系混亂度的物理量，用S表示，單位是J·mol1·K1，熵變是指反應產物總熵和反應物總熵之差，用S表示。同一物質S(g)>S(l)>S(s)。3化學反應方向的判據為HTS。(1)HTS0自發(fā)進行(2)HTS0平衡狀態(tài)(3)HTS0不能自發(fā)1自發(fā)過程(1)概念：在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的過程稱為自發(fā)過程；反之稱為非自發(fā)過程。(2)實例：水由高處流向低處的過程、熱由高溫物體傳向低溫物體的過程都屬于自發(fā)過程。2反應焓變與反應方向(1)能自發(fā)進行的化學反應多數是放熱反應，H0。(2)有些吸熱反應在室溫下能自發(fā)進行，還有一些吸熱反應在較高溫度下能自發(fā)進行。(3)反應焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。特別提醒(1)自發(fā)反應實際上不一定能夠發(fā)生，非自發(fā)反應在一定條件下也可能發(fā)生。(2)自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應；而自發(fā)反應一定是自發(fā)過程。3反應熵變與反應方向(1)熵及其影響因素概念：描述體系混亂度的物理量。符號為S。特點：混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大。影響因素a同一物質S(高溫)>S(低溫)，S(g)>S(l)>S(s)。b相同條件下，不同物質的熵值不同。(2)熵變概念：反應產物總熵和反應物總熵之差。計算公式：SS(反應產物)S(反應物)。正負判斷依據a氣體體積增大的反應，熵變通常都是正值，是熵增加的反應。b氣體體積減小的反應，熵變通常都是負值，是熵減小的反應。(3)熵變與反應方向熵增加有利于反應的自發(fā)進行。某些熵減小的反應在一定條件下也能自發(fā)進行。熵變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。特別提醒(1)相同條件的不同物，分子結構越復雜，熵越大。(2)S混合物>S純凈物。1下列說法中正確的是()A能自發(fā)進行的反應一定能迅速發(fā)生B非自發(fā)反應一定不能發(fā)生C能自發(fā)進行的反應也可能沒有發(fā)生D常溫下，2H2O2H2O2，即常溫下水的分解反應是自發(fā)反應解析：選C能否自發(fā)進行與反應進行的快慢沒有必然聯系，能自發(fā)進行的反應不一定能迅速發(fā)生，因為反應進行的快慢受反應條件的影響，A項錯誤；在一定條件下，非自發(fā)反應也可能發(fā)生，B項錯誤；D項中反應屬于非自發(fā)反應，錯誤。2下列反應可用焓變來解釋的是()A氫氧化鋇與氯化銨反應B2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ·mol1C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ·mol1D2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ·mol1解析：選D焓變可以用來解釋放熱過程的自發(fā)性，前三項中的反應均為吸熱反應。3下列變化過程中，S<0的是()A氯化鈉固體溶于水BNH3(g)與HCl(g)反應生成NH4Cl(s)C干冰(CO2)的升華DCaCO3(s)分解為CaO(s)和CO2(g)解析：選B氯化鈉固體溶于水，電離為離子，熵值增大，A項為S>0的過程；氣體反應生成固體，熵值減小，B項反應的S<0；物質由固態(tài)變成氣態(tài)或固體分解生成氣體，熵值均增大，故C項和D項反應的S>0。4下列關于化學反應的熵變的敘述中，正確的是()A化學反應的熵變與反應的方向無關B化學反應的熵變直接決定了反應的方向C熵增大的反應都是體系混亂度增大的反應D熵增大的反應都能自發(fā)進行解析：選C熵是描述體系混亂度的物理量，熵值越大，體系混亂度越大。熵變(S)是影響反應方向的因素，但不是唯一因素，故A、B、D項均錯誤，C項正確。1反應方向的判據在溫度、壓強一定時，反應的方向應用HTS作為判據。HTS<0反應能自發(fā)進行，HTS0反應達到平衡狀態(tài)，HTS>0反應不能自發(fā)進行。2文字描述在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應總是向HTS<0的方向進行，直至達到平衡狀態(tài)。1已知在100 kPa、298.15 K時石灰石的分解反應：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.3 kJ·mol1，S160.4 J·mol1·K1，該反應能否自發(fā)進行？提示：因為HTS178.3 kJ·mol1298.15 K×160.4×103kJ·mol1·K1130.5 kJ·mol1>0所以該反應不能自發(fā)進行。2據1題反應提供的數據分析，溫度能否成為反應方向的決定因素？提示：因該反應H>0，S>0，且焓變和熵變的數值相差不大，故溫度能影響反應進行的方向。3溫度若能決定反應方向，則1題反應自發(fā)進行的最低溫度是多少？提示：據GHTS<0時，反應可自發(fā)進行，則有：T>1 111.6 K，所以CaCO3自發(fā)進行分解的最低溫度為1 111.6 K。1放熱和熵增加都對HTS0有所貢獻，因此放熱的熵增加反應一定能自發(fā)進行，吸熱的熵減小反應一定不能自發(fā)進行。2當反應的焓變和熵變的影響相反，且二者大小相差懸殊時，某一因素可能占主導地位。一般常溫下自發(fā)進行的放熱反應，焓變對反應方向起決定性作用。一般常溫下自發(fā)進行的吸熱反應，熵變對反應方向起決定性作用。3如果反應的焓變和熵變的影響相反且相差不大時，溫度可能對反應的方向起決定性作用。溫度與反應方向的關系：4H與S共同影響一個化學反應在一定條件下能否自發(fā)進行，它們與化學反應速率無關。1對反應的方向起作用的因素的判斷中，不正確的是()A有時焓變對反應的方向起決定性作用B有時熵變對反應的方向起決定性作用C焓變和熵變是判斷反應方向的兩個主要因素D任何情況下，溫度都不可能對反應的方向起決定性作用解析：選D當焓變和熵變對反應方向的影響相反且相差不大時，溫度可能對反應的方向起決定性作用。2指出下列反應或過程的S的正、負號，并判斷常溫時，反應能否自發(fā)進行。(1)2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)S_0，_自發(fā)進行。(2)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)S_0，_自發(fā)進行。(3)10 的水結冰S_0。解析：(1)反應為S0的反應，能自發(fā)進行；(2)反應的S0，但常溫下不能自發(fā)進行，高溫時能自發(fā)進行；(3)過程S0。答案：(1)能(2)不能(3)三級訓練·節(jié)節(jié)過關1下列過程是非自發(fā)的是()A水由高處向低處流B煤炭的燃燒C鐵在潮濕空氣中生銹 D室溫下水結成冰解析：選D自然界中水由高處向低處流、煤炭的燃燒、鐵在潮濕空氣中生銹、室溫下冰的融化，都是自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的。2已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ·mol1，下列說法中正確的是()A該反應中熵變、焓變皆大于0B該反應是吸熱反應，因此一定不能自發(fā)進行C碳酸鹽分解反應中熵增加，因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定能自發(fā)進行D能自發(fā)進行的反應一定是放熱反應，不能自發(fā)進行的反應一定是吸熱反應解析：選A該反應H>0，S>0，高溫下能自發(fā)進行；S>0的反應不一定能自發(fā)進行；反應放熱有利于反應自發(fā)進行，但能自發(fā)進行的反應不一定是放熱反應，不能自發(fā)進行的反應也不一定是吸熱反應。3以下說法中正確的是()AH<0的反應均是自發(fā)反應BS為負值的反應均不能自發(fā)進行C冰在室溫下自動融化成水，是熵增的重要結果D高錳酸鉀加熱分解是一個熵減小的過程解析：選CA項，H<0(放熱)的反應有的是非自發(fā)反應，如合成氨。B項，S為負值(熵減小)的反應有的也能自發(fā)進行，如NH3HCl=NH4Cl。C項、D項都是體系混亂度增大的過程，都屬于熵增加的過程。4已知反應Te(s)H2(g)=H2Te(g)的H為正值，S為負值，設H與S不隨溫度而變，下列說法正確的是()A低溫下是自發(fā)反應B高溫下是自發(fā)反應C低溫下是非自發(fā)反應，高溫下是自發(fā)反應D任何溫度下都是非自發(fā)變化解析：選D由知HTS0，且隨溫度的升高而增大。5在化學反應A(g)B(g)2C(g)D(g)HQ kJ·mol1過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。(1)Q_0(填“>”“<”或“”)；(2)熵變S_0(填“>”“<”或“”)；(3)該反應_自發(fā)進行(填“能”或“不能”)。解析：根據圖像可知，該反應是放熱反應，故Q<0。根據反應特點可知，該反應是熵增加的反應，據此可知該反應能自發(fā)進行。答案：(1)<(2)>(3)能1反應過程的自發(fā)性可用于()A判斷反應過程的方向B確定反應過程是否一定會發(fā)生C判斷反應速率D判斷反應過程的熱效應解析：選A反應過程的自發(fā)性可用于判斷反應過程的方向，不能確定反應過程是否一定會發(fā)生，也不能確定反應速率。放熱反應常常能自發(fā)進行，但有些吸熱反應也能自發(fā)進行。2下列關于焓變(H)的敘述中正確的是()A化學反應的H直接決定了反應的方向B化學反應的H與反應的方向無關CH<0的反應都是自發(fā)進行的DH是影響化學反應是否可以自發(fā)進行的一個重要因素解析：選DH是影響化學反應方向的一個重要因素，但不是唯一因素，大多數放熱反應是自發(fā)的，D正確。3下列關于干冰轉化為二氧化碳氣體的過程，判斷正確的是()AH>0，S<0BH<0，S>0CH>0，S>0 DH<0，S<0解析：選C同一物質由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程需吸熱，體系的熵增加。4下列說法正確的是()A熵變決定反應方向B如果一個反應H>0，S>0，反應就不可能自發(fā)進行C如果一個反應H>0，S<0，反應就不可能自發(fā)進行D任何體系都可用HTS來判斷反應能否自發(fā)進行解析：選C熵變是影響反應自發(fā)性的一個因素，但不能決定反應方向；在溫度、壓強一定的條件下，焓因素和熵因素共同影響一個化學反應的方向，當H>0，S>0時，溫度對反應方向起決定性作用，溫度適宜也可能使反應自發(fā)進行，利用HTS是否小于零來判斷反應的自發(fā)性。5下列關于判斷過程的方向的說法正確的是()A所有自發(fā)進行的化學反應都是放熱反應B高溫高壓下可以使石墨轉化為金剛石是自發(fā)的化學反應C由能量判據和熵判據組合而成的復合判據，將更適合于所有的過程D同一物質的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同解析：選C有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，如2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)是吸熱反應，又是熵增加的反應，A不正確。高溫高壓使石墨轉化為金剛石，要向體系中輸入能量，本質仍然是非自發(fā)的，B不正確。同一物質，氣態(tài)時的熵值最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時熵值最小，D不正確。6有關下列過程的熵變的判斷不正確的是()A少量食鹽溶于水中：S>0B碳和氧氣反應生成CO(g)：S>0CH2O(g)變成H2O(l)：S>0DCaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g)：S>0解析：選C一般來說，同一種物質，不同聚集狀態(tài)，熵的大小關系為氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。H2O(g)變成H2O(l)，S<0。7閃電時空氣中的N2和O2會發(fā)生反應：N2(g)O2(g)2NO(g)H180.50 kJ·mol1S247.7 J·mol1·K1，若不考慮溫度對該反應焓變的影響，則下列說法中正確的是()A在1 000 時，此反應能自發(fā)進行B在1 000 時，此反應不能自發(fā)進行C該反應能自發(fā)進行的最低溫度約為729 D該反應能自發(fā)進行的最高溫度約為729 K解析：選A題中反應H>0，S>0，對反應的影響相反，在1 000 時，HT·S180.50 kJ·mol11 273 K×247.7×103kJ·mol1·K1134.82 kJ·mol1<0，反應能自發(fā)進行；若反應自發(fā)進行，則HTS<0，所以T>729 K。8下列反應中，一定不能自發(fā)進行的是()A2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJ·mol1，S1 110 J·mol1·K1BCO(g)=C(s，石墨)O2(g)H110.5 kJ·mol1，S89.36 J·mol1·K1C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJ·mol1，S280.1 J·mol1·K1DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.301 kJ·mol1，S184.05 J·mol1·K1解析：選BA項為放熱的熵增加反應，在任何溫度下都有HTS<0，因此該反應一定能自發(fā)進行；B項為吸熱的熵減小反應，在任何溫度下都有HTS>0，故該反應一定不能自發(fā)進行；C項為放熱的熵減小反應，在低溫時可能有HTS<0，因此該反應在低溫下能自發(fā)進行；D項為吸熱的熵增加反應，在高溫時可能有HTS<0，因此該反應在高溫下能自發(fā)進行。9.向平底燒瓶中放入氫氧化鋇晶體Ba(OH)2·8H2O和氯化銨晶體，塞緊瓶塞。在瓶底和木板間滴少量水(如圖所示)。一段時間后，發(fā)現瓶內固態(tài)物質變稀，有液體生成，瓶壁變冷，小木板黏結在燒瓶底部。這時打開瓶塞，燒瓶中散發(fā)出刺鼻的氣味。(1)下列有關該實驗的結論正確的是_(填字母)。A自發(fā)反應一定是放熱反應B自發(fā)反應一定是吸熱反應C有的吸熱反應也能自發(fā)進行D吸熱反應不能自發(fā)進行(2)發(fā)生反應的化學方程式為_。(3)從化學反應進行方向的角度解釋上述現象：_。解析：(1)由“瓶壁變冷，小木板黏結在燒瓶底部”的實驗現象可判斷該反應為吸熱反應，故不能用焓變來解釋該反應的自發(fā)性，選項A、B錯誤；通過實驗現象可知：該吸熱反應是自發(fā)的，C項正確，D項錯誤。(2)發(fā)生反應的化學方程式為Ba(OH)2·8H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O。(3)該反應是吸熱反應，也是熵增加反應，且熵變對反應進行方向起決定性作用。HTS<0，常溫下自發(fā)進行，故有題述現象發(fā)生。答案：(1)C(2)Ba(OH)2·8H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O(3)該反應是吸熱反應，也是熵增加反應，由于熵變對該反應的方向起決定性作用，即HTS<0，該反應常溫下自發(fā)進行，從而產生了上述現象10有A、B、C、D四個反應：反應ABCDH/(kJ·mol1)10.51.8012611.7S/(J·mol1·K1)30.0113.084.0105.0(1)在任何溫度下都能自發(fā)進行的反應是_。(2)在任何溫度下都不能自發(fā)進行的反應是_。(3)在余下的反應中：溫度高于_時可自發(fā)進行的反應是_。溫度低于_時可自發(fā)進行的反應是_。解析：放熱的熵增反應在任何溫度下都能自發(fā)進行，吸熱的熵減反應在任何溫度下都不能自發(fā)進行。放熱的熵減反應在低溫下能自發(fā)進行，吸熱的熵增反應在高溫下可以自發(fā)進行，具體溫度可以根據HTS0計算出來。答案：(1)C(2)B(3)77A161.6D125 和1.01×105 Pa時，反應2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ·mol1能自發(fā)進行，其原因是()A該反應是吸熱反應B該反應是放熱反應C該反應是熵減小的反應D該反應的熵增效應大于能量效應解析：選D題給反應屬于氣體物質的量增大的反應，是熵增加反應，能自發(fā)進行；大多數能自發(fā)進行的化學反應是放熱反應，但該反應是吸熱反應，說明熵增效應大于能量效應。2下列說法中正確的是()A凡是放熱反應都是自發(fā)的，吸熱反應都是非自發(fā)的B自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減小或不變C熵增加且放熱的反應一定是自發(fā)反應D化學反應能否自發(fā)進行，與反應焓變和熵變有關。當HTS<0時，反應非自發(fā)，非自發(fā)反應在任何條件下都不能實現解析：選C放熱反應常常是容易進行的過程，吸熱反應有些也是自發(fā)反應；自發(fā)反應的熵不一定增加，可能減小，也可能不變；反應能否自發(fā)進行取決于HTS，當S>0、H<0時，HTS<0反應一定能自發(fā)進行，非自發(fā)的反應在高溫下有可能為自發(fā)反應。3下列過程的方向不用熵判據判斷的是()A氯化銨與結晶氫氧化鋇混合研磨，很快會聞到刺激性氣味B冬天一杯熱水很快變冷C有序排列的火柴散落時成為無序排列D多次洗牌以后，撲克牌毫無規(guī)律的混亂排列的概率大解析：選BA項2NH4ClBa(OH)2·8H2O=2NH3BaCl210H2O是可以自發(fā)進行的吸熱反應，產生NH3和液態(tài)水混亂度增大，屬于熵判據。B項有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向，屬于能量判據。C項有序排列的火柴散落時成為無序排列，有趨向于最大混亂度的傾向，屬于熵判據。D項撲克牌的無序排列也屬于熵判據。4下列在常溫下均為非自發(fā)反應，在高溫下仍為非自發(fā)反應的是()AAg2O(s)=2Ag(s)O2(g)BFe2O3(s)C(s)=2Fe(s)CO2(g)CN2O4(g)=2NO2(g)D6C(s)6H2O(l)=C6H12O6(s)解析：選D化學反應有向著熵增加的方向進行的趨勢。A、B、C、D四個反應在常溫下不能自發(fā)進行，其中A、B、C三項為熵增加的反應，在高溫下可能為自發(fā)反應，但D項為熵減小的反應，在高溫下仍為非自發(fā)反應。5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。現把白錫制造的器皿放在0 100 kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用(已知在0 100 kPa條件下白錫轉化為灰錫反應的焓變和熵變分別為H2 180.9 J·mol1；S6.61 J·mol1·K1)()A會變B不會變C不能確定 D升高溫度才會變解析：選A在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應總是向著HTS<0的方向進行，直至達到平衡態(tài)。該條件下白錫轉化為灰錫反應的HTS2 180.9 J·mol1273 K×(6.61 J·mol1·K1)376.37 J·mol1<0，因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a。6在圖甲中的A、B兩容器里，分別收集著兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開(如圖乙所示)，兩種氣體分子立即都分布在兩個容器中。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。關于此過程的下列說法不正確的是()A此過程為混亂程度小向混亂程度大的方向的變化過程，即熵增大的過程B此過程為自發(fā)過程，而且沒有熱量的吸收或放出C此過程從有序到無序，混亂度增大D此過程是自發(fā)可逆的解析：選D由題意知H0，S>0，知該過程HTS<0是自發(fā)的，而逆過程S<0，HTS>0，不能自發(fā)進行，所以D錯。7反應2AB(g)C(g)3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應在低溫下能自發(fā)進行，則該反應的H、S應為()AH<0，S>0 BH<0，S<0CH>0，S>0 DH>0，S<0解析：選C該反應是一個氣體物質的量增大的反應，即S>0，故其逆反應S<0；又知其逆反應在低溫下能自發(fā)進行，可知逆反應的H<0，故該反應的H>0。8下列有關說法正確的是()ASO2(g)H2O(g)=H2SO3(l)，該過程是熵增加的過程BSO2(g)=S(s)O2(g)H>0、S<0，該反應能自發(fā)進行CSO2(g)2H2S(g)=3S(s)2H2O(l)H<0，該反應低溫下能自發(fā)進行D某溫度下，SO2(g)O2(g)SO3(g)S>0解析：選CA項中由氣體生成液體是熵減小的過程；B項中H>0、S<0，該反應不能自發(fā)進行；C項中反應是一個H<0、S<0的反應，由HTS可知，該反應在低溫下能自發(fā)進行；D項中S<0。9在冶金工業(yè)中，常以C作為還原劑，如溫度高于980 K時，氧化產物以CO為主，低于980 K時以CO2為主。(1)已知2CO(g)CO2(g)C(s), T980 K時HTS0。當體系溫度低于980 K時，估計HTS_0(填“大于”“小于”或“等于”)；當體系溫度高于980 K時，該反應_自發(fā)進行(填“能”或“不能”)(2)電子工業(yè)中清洗硅片上的SiO2(s)的反應為：SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(g)H(298.15 K)94.0 kJ·mol1S(298.15 K)75.8 J·mol1·K1。設H和S不隨溫度變化而變化，則此反應自發(fā)進行的溫度是_。解析：(1)C(s)CO2(g)2CO(g)的反應為吸熱反應，H0，則2CO(g)CO2(g)C(s)為放熱反應，溫度低于980 K時以CO2為主，說明反應自發(fā)向右進行，則當T980 K時HTS0；T980 K時HTS0，該反應不能自發(fā)進行。(2)由題給信息，要使反應能自發(fā)進行，須有HTS0，即94.0 kJ·mol1T×(75.8 J·mol1·K1×103 kJ·J1)0，則T1.24×103 K。答案：(1)小于不能(2)小于1 240 K10.某化學興趣小組專門研究了氧族元素及其某些化合物的部分性質。所查資料信息如下：酸性：H2SO4>H2SeO4>H2TeO4氧、硫、硒與氫氣化合越來越難，碲與氫氣不能直接化合由元素的單質生成等物質的量的氫化物的焓變情況如圖請回答下列問題：(1)H2與硫化合的反應_熱量(填“放出”或“吸收”)；(2)已知H2Te分解反應的S>0，請解釋為什么Te和H2不能直接化合：_；(3)上述資料信息中能夠說明硫元素非金屬性強于硒元素的是_(填序號)。解析：H2與硫化合的反應H<0，放出熱量；H2Te分解反應的S>0，Te與H2反應的S<0，又H>0，所以Te與H2化合的HTS>0，不能自發(fā)進行。答案：(1)放出(2)因為化合時H>0，S<0，HTS>0，故反應不能自發(fā)進行(3)