鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的方向学案设计

第1节 化学反应的方向

自主学习·必备知识

知识点一 反应焓变与反应方向

1.反应焓变与反应方向的关系

①     放热         ②      吸热      

2.结论

反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是③      唯一       因素。

想一想  某化学兴趣小组在实验验证碳酸与盐酸的酸性时,一个同学将盛有 粉末的小烧杯放入盛有少量纯醋酸的大烧杯中,然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。

（1）醋酸在该过程中并未参加反应,为什么醋酸会凝固？

（2）该过程中发生的反应是否为自发进行的反应？

答案：（1）碳酸氢铵与盐酸的反应是吸热反应,并且醋酸的熔点较低,当温度降低到 以下时,醋酸凝固。

（2）碳酸氢铵与盐酸的反应属于吸热反应,该反应能自发进行。

知识点二 反应熵变与反应方向

1.熵与熵变

2.结论

熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是⑨     唯一     因素。

判一判

1.体系有序性越高,熵值就越大(  ×   )

2. 是一个熵减过程(  ×   )

3.同种物质气态时熵值最大(  √   )

知识点三 用焓变与熵变综合判断反应方向

1.综合判据文字表述

在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断。

2.判断依据

① 0      ②      = 0       ③ 0    

3.判据的局限性

（1）只能用于判断等温、等压条件下的反应,不能用于判断其他条件（如等温、等容）下的反应。

（2）只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应④  正向自发进行的趋势  ,并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否⑤  实际发生  。

做一做  化学反应 的能量变化如图所示,回答下列问题。

（1） （填“＞”“＜”或“=”,下同）0。

（2）熵变 0。

（3）该反应  （填“能”或“不能”）自发进行。

答案：（1）＜ （2）＞ （3）能

解析：提示据题图可知,该反应是放热反应,故 。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。

互动探究·关键能力

探究点 反应方向的判断

情境探究

石灰石的煅烧是石灰石菱形晶格结构重新结晶转化为石灰的立方晶格结构的变化过程。煅烧时,主要是石灰石中碳酸钙 和碳酸镁 的分解反应。

已知在 时石灰石分解反应： 。

问题1：常温下该反应能否自发进行？

答案：提示 ,所以常温下该反应不能自发进行。

问题2：据反应数据分析,温度能否成为反应方向的决定因素？

答案：提示 因为该反应 ,所以根据 可知在温度较高的时候,反应可能正向自发进行。

问题3：该反应自发进行的最低温度是多少？

答案：提示 时,反应可自发进行,则 。

探究归纳

反应方向的判断

1.符号判断依据

2.象限判断依据

探究应用

例 （2020山东枣庄高二月考）有 四个反应：

（1）在任何温度下都能自发进行的反应是  。

（2）任何温度下都不能自发进行的反应是  。

（3）另两个反应中,在温度高于 时可自发进行的反应是  。

（4）在温度低于 时可自发进行的反应是  。

答案：（1）  （2）  （3）77 ;   （4）-161.6 ;

解析：放热的熵增加反应在任何温度下都能自发进行,吸热的熵减反应在任何温度下都不能自发进行;放热的熵减反应在低温下能自发进行,吸热的熵增反应在高温下可以自发进行,具体温度可以根据 计算出来。反应 在任何温度下均能自发进行,反应 在任何温度下均不能自发进行。反应 若能自发进行,则 ,故 ,即温度需高于 ;反应 若能自发进行,则 ,故 ,即温度需低于 。

解题感悟

（1）在利用 作为判据判断反应方向时,给出 的单位通常为  , 的单位通常为 进行计算时应将二者的单位统一。

（2）利用 、 的符号和 进行推理,可以减少计算量。

迁移应用

1.（2020山东潍坊高二月考）下列说法不正确的是(     )

A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,多数能自发进行的反应是放热反应

B.熵增加有利于反应的自发进行,熵减小的反应常温下都不会自发进行

C.在同一条件下不同物质有不同的熵值,其体系的无序程度越大,熵值越大

D.一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关

答案：

解析：焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,多数能自发进行的反应是放热反应,A正确;熵增加有利于反应的自发进行,熵减小的反应常温下也可能自发进行,如氯化氢和氨气在常温下可以化合生成氯化铵,B错误;在同一条件下不同物质有不同的熵值,其体系的无序程度越大,熵值越大,C正确;一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关, 的反应能自发进行,D正确。

2.（★）根据所学知识判断,下列反应在任何温度下都不能自发进行的是(     )

A.

B.

C.

D.

答案：

解析：首先根据反应物的状态判断反应 ,然后根据综合判据判断自发反应的温度。

的反应在任何温度下均不能自发进行,即 、 的反应符合题意,B项正确。

评价检测·素养提升

课堂检测

1.（2021福建福州一中高二上期中）下列说法正确的是(     )

A.放热反应一定是自发进行的反应

B.吸热反应一定是非自发进行的反应

C.自发进行的反应一定容易发生

D.有些吸热反应也能自发进行

答案：

解析：放热反应易自发进行,但不是所有的放热反应都能自发进行,故A错误;吸热反应不易自发进行,但在一定条件下有些吸热反应也能自发进行,故B错误,D正确;有些自发反应需要在一定条件下才能进行,故C错误。

2.（2021辽宁鞍山高二月考）下列生活中的自发过程能用熵判据解释的是(     )

A.自然界中水由高处往低处流

B.低于 时水变成冰

C.墨水滴到水中会扩散到整个水体

D.铁器暴露在潮湿的空气中会生锈并放出热量

答案：

解析：熵变在某种意义上可以理解为体系无序程度的变化,体系中微粒排列越有序,熵越小,越无序,熵越大。

3.以下自发反应可用焓判据来解释的是(     )

A.硝酸铵自发溶于水

B.

C.

D.

答案：

解析：焓判据能够说明放热反应为自发反应,而 、 、 三个自发过程均为吸热过程,显然不能单用焓判据来解释。只有D项可以用焓判据解释。

4.（2020海南文昌中学高二月考）某反应 在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的 (     )

A. B. 、

C. D. 、

答案：

解析：A项, 时, 在任何温度下小于0;B项, 时, 在低温下小于0;C项, 时, 在高温下小于0;D项, 时, 在任何温度下大于0。

素养视角

“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式。“低碳经济”提出的大背景,是全球气候变暖对人类生存和发展的严峻考验。

（1）实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将 转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用 来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应： ,如图表示该反应过程中能量（单位为 ）的变化：

则该反应的 0, 0。

（2）二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解 ,发生反应： ,该反应的 （填“ ”“ ”或“=”，下同） 0,在低温下,该反应  （填“能”或“不能”）自发进行。

（3） 转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制 ,然后将 与 转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有  （填序号）。

a.开发高效光催化剂

.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离,并与 发生催化转化

c.二氧化碳及水资源的供应

答案：（1）＜ ; ＜ （2）＞  ; ＞ ; 不能 （3）

解析：（1）根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量,反应放热, ;该反应发生后气体的物质的量减小, 。该反应在低温下能够自发进行。

（2）题给反应是分解反应,且 燃烧时放热,所以该反应为吸热反应,即 ,因反应后气体的物质的量增大,所以 。 时,反应可自发进行,所以在低温下,该反应不能自发进行。