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第二章
化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
第三節(jié)　化學(xué)反應(yīng)的方向
內(nèi)容索引
學(xué)習(xí)目標(biāo)
活動(dòng)方案
課堂反饋
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
1. 知道熵變的含義。
2. 能初步利用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。
活 動(dòng) 方 案
1. 日常生活中一些自發(fā)過程的能量變化規(guī)律。
在一定溫度和壓強(qiáng)下，無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的過程，稱為自發(fā)過程。
(1) 高山流水是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的自然過程。一定量的水，位于高處時(shí)和位于低處時(shí)，哪一個(gè)的能量更高？
活動(dòng)一：從能量變化的角度探討化學(xué)反應(yīng)的方向
【答案】 位于高處的水能量高。
(2) 請(qǐng)你再舉出一些生活中常見的自發(fā)過程的實(shí)例，其中物質(zhì)(或物體)的能量變化與“高山流水”相同。
【答案】 自由落體。電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)等。
(3) 從能量變化的角度看，上述自然界中的自發(fā)過程有何規(guī)律？
【答案】 自然界中的自發(fā)過程能量有趨于“最低”的傾向。
2. 一些自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)中能量變化規(guī)律。
(1) 下面是我們熟悉的在一定條件下可以自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)實(shí)例，這些反應(yīng)的熱效應(yīng)有什么共同點(diǎn)？
①白磷的緩慢氧化　②酸堿中和反應(yīng)　③金屬與酸反應(yīng)
【答案】 都是放熱反應(yīng)。
(2) 請(qǐng)你再舉幾例在一定條件下可以自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，其熱效應(yīng)與上述反應(yīng)相同。
【答案】 鈉與水反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等。
(3) 從體系能量變化的角度看，什么樣的反應(yīng)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向？
【答案】 能量降低的放熱反應(yīng)。
3. 根據(jù)我們總結(jié)的能量變化規(guī)律判斷反應(yīng)：
Ba(OH)2·8H2O(晶體)＋2NH4Cl(晶體)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　ΔH＞0似乎不能自發(fā)進(jìn)行，事實(shí)上常溫下該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。思考討論：能量變化規(guī)律是否是化學(xué)反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的唯一因素？
【答案】 不是。
1. 日常生活中一些自發(fā)過程的“混亂度”變化規(guī)律。
(1) 如圖所示，將許多火柴梗從高處拋下，落下后火柴梗的排列呈什么狀態(tài)？
活動(dòng)二：從“混亂度”變化的角度探討化學(xué)反應(yīng)的方向
【答案】 散落無序
(2) 固體溶解也是一種常見的自發(fā)過程，如NaCl在水中的溶解和電離可用下圖表示。
上述兩個(gè)自發(fā)過程實(shí)例中，體系的“混亂度”有何變化規(guī)律？
【答案】 混亂度增大
2. 認(rèn)識(shí)衡量體系“混亂度”的物理量——熵(S)。
衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫作熵，用符號(hào)S表示。在一個(gè)由大量微粒(分子、原子、離子)構(gòu)成的體系中，微粒之間無規(guī)則排列的程度越大，體系的熵越大。反應(yīng)前后體系熵的變化叫作熵變，可用ΔS表示。如果發(fā)生變化后體系的“混亂度”增大，該過程的ΔS＞0；反之，ΔS＜0。
(1) 下圖表示水的不同聚集狀態(tài)的混亂程度。
①根據(jù)圖示分析：同一物質(zhì)在不同狀態(tài)時(shí)熵值大小的一般規(guī)律。
【答案】 同一物質(zhì)熵值：固體＜液體＜?xì)怏w
②一般來說，體系中氣體的物質(zhì)的量越大，體系的熵值越______(填“大”或“小”)。
大
【答案】 反應(yīng)①熵值減小　反應(yīng)②熵值增大
3. 一些自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)中混亂度(熵值)變化規(guī)律。
(1) 下列反應(yīng)在一定條件下均可自發(fā)進(jìn)行，請(qǐng)說出這些反應(yīng)的熵值變化有什么共同點(diǎn)？
①氫氧化鋇晶體與氯化銨反應(yīng)　②碳酸鈣的分解　③CO2與碳反應(yīng)生成CO
【答案】 熵值都增大。
(2) 從體系熵值變化的角度看，什么樣的反應(yīng)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向？
【答案】 混亂度增大的反應(yīng)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。
閱讀下列材料，回答有關(guān)問題。
焓判據(jù)：焓減的反應(yīng)(ΔH＜0)，體系能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，一定條件下能自發(fā)進(jìn)行。
熵判據(jù)：反應(yīng)熵變：ΔS＝生成物總熵－反應(yīng)物總熵，熵增(ΔS＞0)的反應(yīng)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。
活動(dòng)三：認(rèn)識(shí)焓變和熵變與化學(xué)反應(yīng)的方向的關(guān)系
1. 觀察下列反應(yīng)的進(jìn)行規(guī)律，用“一定能”“一定不能”或“一定條件下能”填寫下表。
①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＜0　一定能自發(fā)
②4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＜0　一定條件下能自發(fā)
③(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＞0　一定條件下能自發(fā)
④2Na2O2 (s)＋2H2O(l)===4NaOH(aq)＋O2(g)　ΔH＜0　一定能自發(fā)
序號(hào) 焓判據(jù) 熵判據(jù) 能否自發(fā)進(jìn)行
(1) ΔH＜0 ΔS＞0
(2) ΔH＞0 ΔS＜0
(3) ΔH＜0 ΔS<0
(4) ΔH＞0 ΔS>0
一定能
一定不能
一定條件下能
一定條件下能
【答案】 該反應(yīng)放熱(ΔH＜0)。
3. 有人曾提出可通過“2CO(g)===2C(s)＋O2(g)”反應(yīng)消除CO對(duì)空氣的污染，你認(rèn)為這一建議可行嗎？說明理由。
【答案】 不可行，該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下均不能自發(fā)進(jìn)行。
課 堂 反 饋
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1.下列有關(guān)說法正確的是(　 　)
A. 燃燒反應(yīng)是能量增大的反應(yīng)
B. 自由落體是勢能減小的過程
C. 放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的
D. 熵增反應(yīng)都是自發(fā)的，熵減反應(yīng)都是非自發(fā)的
【答案】　B
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2. (2023太原期中)下列關(guān)于冰融化為水的過程判斷正確的是(　 　)
A. ΔH＞0，ΔS＜0 B. ΔH＜0，ΔS＞0
C. ΔH＞0，ΔS＞0 D. ΔH＜0，ΔS＜0
【答案】　C
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3.下列組合中在任何溫度下反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行的是(　 　)
A. ΔH＞0，ΔS＞0 B. ΔH＜0，ΔS＜0
C. ΔH＞0，ΔS＜0 D. ΔH＜0，ΔS＞0
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【答案】　D
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4. (2023北京海淀清華附中月考)在25 ℃、1.01×105Pa時(shí)，反應(yīng)2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是(　 　)
A. 是吸熱反應(yīng) B. 是放熱反應(yīng)
C. 是熵減反應(yīng) D. 是熵增反應(yīng)
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【答案】　D
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5.下列過程屬于熵增加的是(　 　)
A. 一定條件下，水由氣態(tài)變成液態(tài)
B. 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
C. NH4HCO3(s)===H2O(l)＋CO2(g)＋NH3(g)
D. 降溫時(shí)硫酸銅飽和溶液中析出晶體
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【答案】　C
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6.碳酸銨[(NH4)2CO3]在室溫下就能自發(fā)分解產(chǎn)生氨氣，下列說法正確的是(　 　)
A. 碳酸銨分解是因?yàn)樯梢讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大
B. 碳酸銨分解是因?yàn)榉磻?yīng)要向能量降低的方向進(jìn)行
C. 碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判斷不能自發(fā)分解
D. 碳酸鹽都不穩(wěn)定，室溫下都能分解
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【答案】　A
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7.下列反應(yīng)中熵值顯著增大的是(　 　)
A. CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)
B. CuO(s)＋CO(g)===Cu(s)＋CO2(g)
C. Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
D. 4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)
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【答案】　C
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8.實(shí)驗(yàn)證明，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對(duì)此說法的理解正確的是(　 　)
A. 所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的
B. 所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的
C. 焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素
D. 焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一判據(jù)
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9.下列有關(guān)說法正確的是(　 　)
A. 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＞0
B. NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＜0
C. CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，說明該反應(yīng)的ΔH＜0
D. 一定溫度下，2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)　ΔH＜0，ΔS＞0
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【答案】　B
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10.下列有關(guān)說法不正確的是(　 　)
A. 一定溫度下，2Mg(s)＋CO2(g)===2MgO(s)＋C(s)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＜0
B. 室溫下，Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s)可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＜0
C. 室溫下，SiO2(s)＋3C(s)===SiC(s)＋2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＜0
D. 室溫下，CO2(g)＋C(s)===2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH>0
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【答案】　C
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