2.2.1　化学反应的方向 课件(共29张PPT) 2023-2024学年高二化学苏教版选择性必修1

(共29张PPT)
专题2
第二单元　第1课时　化学反应的方向
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
素养目标 1.认识自然界中发生的一些自发过程,加强从物质的微观层面理解反应过程中能量和混乱度变化的能力,了解焓变与熵变的含义。
2.理解焓变、熵变与反应方向的关系;能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向,促进证据推理与模型认知化学核心素养的发展。
基础落实·必备知识全过关
一、反应焓变与反应方向 非自发反应在一定条件下也能够进行
1.自发过程　
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　　　　热量)。
(2)在密闭条件下,体系有从　　　自发转变为　　　　的倾向。
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:反应的焓变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。
能量较高
能量较低
释放
有序
无序
自发进行
越多
降低
二、反应熵变与反应方向
1.熵
(1)定义:衡量　　 　　　　的物理量,其符号为　　　,单位为
J· mol-1·K-1。
(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)。
一个体系混乱度
S　
越大
>
>
>
越大
>
2.熵变
(1)定义:反应前后体系　　　　　的变化。
(2)计算式:ΔS=　　 　　　　　　　。
(3)ΔS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　　　　的过程。
③气体体积减小的反应,熵变通常都是ΔS　　0,是熵　　　　的过程。
熵值
S(生成物)-S(反应物)
>
增大
>
增大
<
减小
3.熵变与反应方向
(1)熵　　　　有利于反应的自发进行。
(2)某些熵　　　　的反应在一定条件下也能自发进行。
结论:反应的熵变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。
增大
减小
教材阅读想一想阅读教材“化学反应的方向”中的【学以致用】
思考: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。
易错辨析判一判
(1)能够自发进行的反应一定容易发生。(　　)
(2)一定条件下能自发进行的反应,一定是放热、熵增加的反应。(　　)
(3)对于ΔS>0的反应,若在任何温度下均能自发进行,说明ΔH>0。(　　)
×
提示 还与反应速率和反应条件有关。
×
×
提示 说明ΔH<0。
重难探究·能力素养全提升
探究　化学反应进行方向的判断方法
情境探究
下列现象是我们很熟悉的:①自然界中水总是从高处往低处流;②室温下冰块自动融化;③墨水溶入水中,不断扩散;④食盐溶解于水;⑤火柴棒散落等。我们非常清楚这些生活中的现象将向什么方向发展,因为它们有明显的自发性——其中是否蕴含了一定的科学原理呢
水总是自发地从高处流向低处
(1)反应焓变与反应方向的关系如何
提示 能自发进行的化学反应多数是放热反应。有些吸热反应也能自发进行。
(2)体系总是向降低自身能量的方向进行变化,那么,ΔH<0的反应为何不能全部自发进行
(3)熵变与反应方向关系如何
(4)自发反应的现象是否一定明显
提示 体系的能量变化并不只有焓变一种形式,焓变只是影响反应能否自发进行的因素之一,并不是唯一因素。
提示 ①熵增加有利于反应的自发进行。
②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。
③反应熵变是影响反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。
提示 不一定。因为在温度、压强一定的条件下,反应能自发进行并不能说明反应在该条件下一定能发生,还涉及化学反应速率的问题。
方法突破
对反应进行方向判断的讨论
类型 ΔH ΔS 反应的自发性
1 <0 >0 一定能自发进行
2 >0 <0 一定不能自发进行
3 <0 <0 反应能否自发进行与温度有关,一般来说,ΔH<0,ΔS<0的反应在较低温度下能自发进行;ΔH>0,ΔS>0的反应在较高温度时能自发进行
应用体验
视角1焓变和熵变的判断
1.下列变化过程中,ΔS<0的是(　　)
A.氨气与氯化氢反应产生白烟
B.蔗糖溶于水
C.浓硝酸见光分解
D.锌粒投入盐酸中
A
解析 氨气与氯化氢合成氯化铵,气体体积减小,ΔS<0,A项符合题意;蔗糖溶于水,混乱度增大,ΔS>0,B项不符合题意;浓硝酸见光分解为二氧化氮、氧气和水,ΔS>0,C项不符合题意;锌粒投入盐酸中产生氢气,ΔS>0,D项不符合题意。
2.已知NH4NO3溶于水,溶液温度降低。则该过程中(　　)
A.ΔH>0,ΔS>0
B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS>0
D.ΔH<0,ΔS<0
A
解析 NH4NO3溶于水,溶液温度降低,则为吸热过程,故ΔH>0,又因该过程可自发进行,则ΔS>0,A项正确。
3.(2023河北任丘一中高二期中)下列说法正确的是(　　)
A.水凝结成冰的过程中ΔH>0、ΔS>0
B.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g) ══ 2CaSO4(s)+2CO2(g)低温下可自发进行,则反应的ΔH<0
C.反应NH4Cl(s) ══ NH3(g)+HCl(g)的ΔS<0
D.表示氢气的标准燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) ══ 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B
解析 同一物质固态的能量小于液态,液态的熵大于固态,所以水凝结成冰的过程为放热、熵减的过程,即ΔH<0、ΔS<0,故A错误;反应的ΔS<0,且低温下能自发进行,则该反应的ΔH<0,故B正确;NH4Cl(s) ══ NH3(g)+HCl(g)是分解反应,气体体积增大,所以反应的ΔS>0,故C错误;标准燃烧热应该是1 mol可燃物燃烧放出的热量,故D错误。
视角2化学反应方向的判断
4.某化学学习小组查阅资料可知:N2(g)+2O2(g) ══ 2NO2(g)　ΔH=62 kJ·mol-1。他们对反应的自发性进行了讨论,下列结论合理的是(　　)
A.任何温度下都能自发进行
B.较高温度下可自发进行
C.较低温度下可自发进行
D.任何温度下都不能自发进行
D
解析 该反应的ΔH>0,ΔS<0,因此该反应在任何温度下都不能自发进行,D项正确。
5.(2023河北保定高二期末)下列对化学反应预测正确的是(　　)
选项 化学方程式 已知条件 预测
A M(s) ══X(g)+Y(s) ΔH>0 它是非自发反应
B W(s)+xG(g) ══2Q(g) ΔH<0,自发反应 x可能等于1、2、3
C 4X(g)+5Y(g) ══4W(g)+6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0
D 4M(s)+N(g)+2W(l) ══4Q(s) 常温下,自发进行 ΔH>0
B
解析 反应中气体分子数增大,则ΔS>0,又因ΔH>0,则反应高温时自发,A项错误;反应ΔH<0,且能自发进行,则可能ΔS>0、ΔS=0或ΔS<0,反应中气体分子数可能增大、不变或减小,B项正确;反应中气体分子数增大,ΔS>0,因反应能自发,则ΔH>0、ΔH<0都有可能,C项错误;反应中气体分子数减小,ΔS<0,且常温下自发,则必有ΔH<0,D项错误。
归纳总结　综合判据的“四象限”
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。
6.下列有关化学反应方向及其判据的说法错误的是(　　)
A.放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的
B.1 mol H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(s)]C.CaCO3(s) ══ CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0,能否自发进行与温度有关
D.常温下,反应C(s)+CO2(g) ══ 2CO(g)不能自发进行,则可推知该反应的ΔH>0
A
解析 一个过程是否为自发过程应综合考虑ΔH和ΔS,A项错误;同种物质在不同状态时的熵值:气体>液体>固体,B项正确;碳酸钙分解反应的ΔS>0,ΔH>0,因此,该反应能否自发进行与温度有关,C项正确;常温下,反应C(s)+CO2(g) ══ 2CO(g)不能自发进行,该反应ΔS>0,则ΔH>0,D项正确。
7.(2023河北邯郸魏县五中高二期中)下列有关说法正确的是(　　)
A.SO2(g)+H2O(g) H2SO3(l),该过程熵值增大
B.SO2(g) ══ S(g)+O2(g)　ΔH>0,ΔS>0,该反应不能自发进行
C.SO2(g)+2H2S(g) ══ 3S(s)+2H2O(l) ΔH<0,该反应低温下能自发进行
D.某温度下SO2(g)+ O2(g) SO3(g) ΔH<0,该反应高温下能自发进行
C
解析 反应由气态物质生成液态物质,混乱度减小,熵值减小,故A错误;ΔH>0,ΔS>0,高温下反应可以自发进行,故B错误;反应的ΔH<0,ΔS<0,则低温下能自发进行,故C正确;反应的ΔH<0,ΔS<0,则低温下能自发进行,故D错误。
8.常温下,下列不属于自发进行的变化是(　　)
A.红墨水加到清水中使整杯水变红
B.冰在室温下融化成水
C.NaHCO3转化为Na2CO3
D.铁器在潮湿的空气中生锈
C
解析 红墨水浓度大于水,微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化,A项不符合题意;冰的熔点为0 ℃,水室温下是液体,冰在室温下融化成水,是自发进行的物理变化,B项不符合题意;NaHCO3转化为Na2CO3需要一定条件或试剂,变化过程不是自发进行的变化,C项符合题意;铁器在潮湿的空气中生锈是因为发生了吸氧腐蚀,是自发进行的变化,D项不符合题意。
9.在图1中A、B两容器里,分别收集着一种理想气体(二者不反应)。若将中间活塞打开,两种气体分子立即都分布在两个容器中(如图2所示),是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是(　　)
A.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出
B.此过程从有序到无序,混乱度增大
C.此过程是自发、可逆的
D.此过程是向混乱程度增大的方向变化的过程,即熵增加的过程
C
解析 这是一个不伴随能量变化的自发过程,没有热量的吸收或放出,A项正确;该过程为有序到无序的过程,属于熵增加、混乱度增大的过程,B项正确、D项正确;该过程中ΔS>0,该过程为自发过程,其逆过程不能自发进行,C项错误。
10.下列反应在常温下均为非自发反应,在高温下仍为非自发的是(　　)
A.2Ag2O(s) ══ 4Ag(s)+O2(g)　ΔH>0
B.2Fe2O3(s)+3C(s) ══ 4Fe(s)+3CO2(g)　ΔH>0
C.2H2O(l) ══ 2H2(g)+O2(g)　ΔH>0
D.6C(s)+6H2O(l) ══ C6H12O6(s) ΔH>0
D
解析 2Ag2O(s) ══ 4Ag(s)+O2(g)是吸热、熵增的反应,在高温下能自发进行,故A不选;2Fe2O3(s)+3C(s) ══ 4Fe(s)+3CO2(g)是吸热、熵增的反应,在高温下能自发进行,故B不选;2H2O(l) ══ 2H2(g)+O2(g)是吸热、熵增的反应,在高温下能自发进行,故C不选;6C(s)+6H2O(l) ══ C6H12O6(s)是吸热、熵减的反应,无论在低温还是高温下均为非自发反应,故D选。
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