2.3 化学反应的方向（知识解读）（含答案） 2024-2025学年高二化学同步教学知识解读与分层特训（人教版2019选择性必修1）

第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 课程学习目标 1.了解自发过程和化学反应的自发性。 2.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 学科核心素养 1.证据推理与模型认知：了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。 2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究 重要意义的认识。 【新知学习】 水总是自发地从高处流向低处 液溴挥发 铁生锈 铁置换出铜 以上这些变化，均不需外界条件可自发进行。 一．自发过程和自发反应 自发过程 自发反应 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行 在给定的条件下，可以自发进行到显著 含义 的过程 程度的化学反应 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯 特征 定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 (1)可被用来完成有用功。如 H2燃烧可设计成原电池。 应用 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和 O2 1．不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强， 可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自 发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如 NaCl 在通电条件可分解生 成 Na 和 Cl2。 2．不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制 备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 3．反应能否自发进行与反应速率无关。 以下反应均可自发进行，这是为什么？ H2(g)＋F2(g)＝2HF(g) ΔH＝－546.6 kJ·mol－1 2K(s)＋2H2O(l)＝2KOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－393.62 kJ·mol－1 4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648.4 kJ·mol－1。 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向， 这就是焓判据(能量判据)。 那么，对于吸热反应能否自发进行？ 以下两反应，也能自发进行：2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1 NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝ NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝＋31.4 kJ·mol－1。 【典例 1】下列不属于自发进行的变化是 A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水 C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈 二．焓变与反应的方向 1．多数放热反应可以自发进行。 2．有些吸热反应也可以自发进行。 部分反应不具有自发性，如 2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)、H2(g)＋MgO(s)＝Mg(s)＋H2O(l)等，CaCO3(s)＝CaO(s)＋ CO2(g)在常温下不能发生，但在高温下可自发进行。 故只用焓判据判断反应是否自发不全面。 为什么有些吸热过程也能自发进行？ 气体扩散 水中滴加红墨水 硫酸铜溶于水 火柴盒里火柴散落 以上过程，以自发进行，都是从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向进行。 对于反应如 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)、NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)，也是伴随着体系混 乱度的增大。 这个混乱度科学家命名为“熵”。 【典例 2】判断下列说法的正误。 ① DH < 0的反应一定能自发进行 _____ ② DH > 0的反应一定不能自发进行 _____ Ba OH ×8H O ③ 2 2 NH Cl常温下， 晶体与 4 晶体的反应可自发进行 _____ ④ 2Al s + 6HCl aq =2AlCl3 aq + 3H2 g 常温下，反应 可自发进行 _____ ⑤反应的焓变是影响反应能否自发进行的一个因素 _____ 三．熵变与反应的方向 1．熵、熵变的概念 定义 度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低， ... ...