学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元第一课时化学反应的方向学案苏教版选修4Word文件下载.docx
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CH2CH2+Br2―→CH2BrCH2Br
(3)自发反应:
在一定温度和压强下,无需外界帮助就能自动进行的反应。
[特别提醒]
(1)自发反应可被利用来完成有用功。
例如:
①甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功;
②锌与CuSO4溶液反应可设计成原电池。
(2)非自发反应要想发生,则必须对它做功。
①通电将水分解成H2和O2;
②植物在光照下,能将CO2和H2O转化成C6H12O6和O2。
1.下列过程非自发进行的是( )
A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧
C.铁在潮湿空气中生锈D.室温下水结成冰
解析:
选D 水由高处向低处流,天然气的燃烧,铁在潮湿的空气中生锈均属自发过程;
室温下,水结冰属非自发过程。
2.下列说法中正确的是( )
A.能自发进行的反应一定能迅速发生反应
B.非自发进行的反应一定不可能发生反应
C.能自发进行的反应实际可能没有发生反应
D.常温下,2H2O
2H2↑+O2↑,即常温下水的分解反应是自发反应
选C 能自发进行的反应不一定迅速反应,如铁的生锈,A错误;
非自发不含有“不可能”之意,如水的分解在常温常压下是非自发的,但在通直流电条件下,电解生成氢气和氧气,只不过消耗了其他功,B错误;
水在常温常压下电解才发生分解,即环境对它做功才能使它发生,所以是非自发反应,D错误。
化学反应方向的判断
1.焓变与反应方向
焓判据
放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向
焓变与反应自发性
的关系
若该反应为放热反应,即ΔH<0,一般能自发进行;
若该反应为吸热反应,即ΔH>0,一般不能自发进行
局限性
有些吸热反应也能自发进行,所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素
[特别提醒] 有些吸热反应也能自发进行,如2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH>0,能自发进行。
2.熵变与反应方向
(1)熵:
科学家用来量度体系混乱程度的物理量,用S表示。
(2)熵变:
ΔS=S(生成物)-S(反应物)
(3)熵增原理:
在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变大于零。
(4)熵判据:
体系有自发地向熵增的方向转变的倾向,熵变是影响反应自发进行的一个因素,但不是唯一因素。
(5)熵变对化学反应方向的影响。
①熵增加的反应在一定条件下都可自发进行。
如2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)在常温下能自发进行。
②有些熵减小的反应也能自发进行。
如NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)。
3.焓变、熵变与反应方向
(1)含义:
体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。
(2)反应方向的判断
反应自发性的判断必须综合考虑反应的焓变和熵变。
在恒温、恒压时,
①ΔH<
0,ΔS>
0,则反应一定能自发进行;
②ΔH>
0,ΔS<
0,则反应一定不能自发进行;
③ΔH<
0或ΔH>
0,反应可能自发进行,也可能不自发进行,与反应的温度有关。
以上规律称为复合判据。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×
”)。
(1)体系有序性越高,熵值就越大( )
(2)自发过程将导致体系的熵增大( )
(3)吸热反应不可以自发进行( )
(4)同种物质气态时熵值最大( )
(5)过程自发性不仅能用于判断过程的方向,还能确定过程发生的速率( )
答案:
(1)×
(2)√ (3)×
(4)√ (5)×
2.某反应2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温下能自发进行,则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH<0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS<0
C.ΔH>0,ΔS>0D.ΔH>0,ΔS<0
选C 根据ΔH-TΔS<0才能自发进行,2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,故ΔH>0,ΔS>0,故C正确。
[方法技巧]
化学反应进行方向的判断方法
ΔH-TΔS<0反应能自发进行;
ΔH-TΔS=0反应达到平衡状态;
ΔH-TΔS>0反应不能自发进行。
温度与反应方向关系:
[三级训练·
节节过关]
1.下列关于自发反应的叙述正确的是( )
A.自发反应是无需外界帮助就能自动进行的反应
B.在自然界中没有任何条件的自发反应是不存在的
C.在通常状况下冰能自行融化,所以它是自发反应
D.所有能发生的化学反应都是自发反应
选B 自发反应是在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应,如物质的燃烧是自发反应,但需要点燃的条件等,所以A项和D项错误、B项正确。
自发反应研究的是化学反应,而自发过程也包括物理过程,冰融化属自发过程,C错误。
2.现有下列反应:
已知298K下反应2Al2O3(s)+3C(s)===4Al(s)+3CO2(g) ΔH=+2171kJ·
mol-1,ΔS=+635.5J·
mol-1·
K-1,则下列说法正确的是( )
A.由题给ΔH值可知,该反应是一个放热反应
B.ΔS>
0表明该反应是一个熵增加的反应
C.该反应低温时能自发进行
D.该反应一定不能自发进行
选B 反应的ΔH>
0,为吸热反应,ΔS>
0为熵增的反应,反应在高温时可能自发进行。
3.对于化学反应方向的确定,下列说法不正确的是( )
A.在温度、压强一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向
B.温度、压强一定时,放热的熵增加反应一定能自发进行
C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素
D.固体的溶解过程与熵变有关
选C 焓变和熵变是一定条件下化学反应能否自发进行的复合判据,A正确,C不正确;
放热反应的焓变小于零,熵增加反应熵变大于零,都对ΔH-TΔS<
0做出贡献,则放热的熵增加反应一定能自发进行,B正确;
固体的溶解过程,体系的混乱度增大,它是熵增加的过程,D正确。
4.已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应:
CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.3kJ·
mol-1,ΔS=160.4J·
(mol·
K)-1,则:
(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)据本题反应数据分析,温度________(填“能”或“否”)成为反应方向的决定因素。
(3)若温度能决定反应方向,则该反应自发进行的最低温度为________。
(1)ΔH-TΔS=178.3kJ·
mol-1-298.15K×
160.4×
10-3kJ·
K)-1=130.5kJ·
mol-1>
0,所以该反应不能自发进行。
(2)因为该反应ΔH>
0、ΔS>
0,所以根据ΔH-TΔS可知在温度较高的时候,可能小于0。
(3)根据ΔH-TΔS<
0时,反应可自发进行,则有:
T>
ΔH/ΔS=1111.6K。
(1)不能
(2)能 (3)1111.6K
一、单项选择题
1.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是( )
A.化学反应的焓变与其反应的方向无关
B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行
D.焓变为负值的反应都能自发进行
选C 可逆反应的两个反应其焓变的数值相等,但是符号(变化趋势)相反,A项错误;
焓变对反应方向有直接影响,但不能决定反应的方向,B项错误;
焓变为负值的反应多数能自发进行,但有的也不是自发反应,D项错误;
焓变为正值,体系能量升高,不利于反应自发进行,C项正确。
2.以下说法正确的是( )
A.所有自发进行的化学反应是熵增加的反应
B.熵增加的反应都是自发反应
C.由熵判据可以直接决定反应方向
D.熵变是决定反应是否可以自发进行的其中一个因素
选D 熵增加有利于反应自发进行,有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,A、B错误;
反应熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素,C错误,D正确。
3.下列说法正确的是( )
A.在常温下,放热反应一般能自发进行,吸热反应都不能自发进行
B.NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=185.57kJ·
mol-1,能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向
选B 有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行,A项错误;
应利用复合判据进行判断,C项错误;
使用催化剂只能降低反应的活化能,增大反应速率,不能改变反应的方向,D项错误。
4.已知反应2CO(g)===2C(s)+O2(g)的ΔH为正值,ΔS为负值。
设ΔH和ΔS不随温度而变,下列说法正确的是( )
A.低温下能自发进行
B.高温下能自发进行
C.低温下不能自发进行,高温下能自发进行
D.任何温度下都不能自发进行
选D 因ΔH>
0,ΔH-TΔS>
0时,所以2CO(g)===2C(s)+O2(g)在任何温度下都不能自发进行。
5.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)。
由此可知,下列说法中正确的是( )
A.该反应是熵增大的反应
B.该反应不能自发进行,因此需要合适的催化剂
C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D.该反应常温下能自发进行,因为正反应是吸热反应
选C 只使用催化剂便可使尾气发生转化,故此反应能自发进行;
因反应是气体物质的量减小的反应,故熵减小;
因熵减小不利于反应自发,故自发进行的原因是反应放热。
二、不定项选择题
6.某化学反应其ΔH=122kJ·
mol-1,ΔS=231J·
K)-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行( )
A.在任何温度下都能自发进行
B.在任何温度下都不能自发进行
C.仅在高温下自发进行
D.仅在低温下自发进行
选C 当ΔH-TΔS<
0时,反应可以自发进行,由于该反应的ΔH、ΔS均为正值,则只有在高温时ΔH-TΔS才有可能为负值,反应才可能自发进行。
7.已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。
一定条件下,下列反应不可能自发进行的是( )
A.2O3(g)===3O2(g) ΔH<
B.2CO(g)===2C(s)+O2(g) ΔH>
C.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH<
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH>
选B A项,反应是一个ΔH<
0的反应,一定能自发进行;
B项,反应是一个ΔH>
0的反应,一定不能自发进行;
C项,反应是一个ΔH<
0的反应,低温下可以自发进行;
D项,是一个ΔH>
0的反应,高温下可以自发进行。
8.下列说法正确的是( )
A.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃的条件下ΔH不同
B.常温下,反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>
C.某反应低温条件下能够自发进行,则高温条件下一定能够自发
D.KNO3溶于水的过程熵值增大
选BD 同温同压下,反应的条件不会影响ΔH,A项错误;
反应自发进行的判据为ΔH-TΔS<
0,由化学方程式知ΔS>
0,则ΔH-TΔS>
0,B项正确;
由ΔH-TΔS<
0可知,当ΔH<
0时,温度越高,反应自发进行的可能性越小,C项错误;
溶解过程是一个熵增的过程,D项正确。
三、非选择题
9.指出下列反应或过程的ΔS的正、负号,并判断常温时,反应能否自发进行。
(1)2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)
ΔS__________0,________自发进行
(2)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔS________0,________自发进行
(3)-10℃的水结冰
ΔS________0,______自发进行
(1)反应为ΔS>0的反应,能自发进行;
(2)反应的ΔS>0,但常温下不能自发进行,高温时能自发进行;
(3)过程ΔS<0,但能自发进行。
(1)> 能
(2)> 不能 (3)< 能
10.有A、B、C、D四个反应:
反应
A
B
C
D
ΔH/(kJ·
mol-1)
+10.5
+1.80
-126
-11.7
ΔS/(J·
K-1)
30.0
-113.0
84.0
-105.0
则在任何温度下都能自发进行的反应是________;
任何温度下都不能自发进行的反应是________;
另两个反应中,在温度高于________℃时可自发进行的反应是________;
在温度低于________℃时可自发进行的反应是________。
放热的熵增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ΔH-TΔS=0计算出来。
C在任何温度下均自发进行,B在任何温度下均不能自发进行。
对于A反应ΔH-TΔS=+10.5kJ·
mol-1-T×
30.0×
K-1=0,故T=350K,即t=77℃;
对于D反应ΔH-TΔS=-11.7kJ·
(-105.0)×
K-1=0,故T=111.4K,即t=-161.6℃。
C B 77 A -161.6 D
1.25℃、1.01×
105Pa时,反应:
2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.7kJ·
mol-1自发进行的原因是该反应( )
A.是吸热反应 B.是放热反应
C.是熵减反应D.熵增效应大于能量效应
选D 该反应是吸热反应,从焓判据角度分析,不能自发进行。
但该反应是一个熵增的反应,该反应可自发进行,所以应是熵增效应大于能量效应。
2.下列反应过程中,ΔH>0且ΔS>0的是( )
A.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
B.NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)
C.4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s)
D.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l)
选A A项是体系混乱程度增大的吸热反应,正确;
B、C、D项是体系混乱程度减小的放热反应,均错误。
3.分析下列反应,在任何温度下均能自发进行的是( )
A.2N2(g)+O2(g)===2N2O(g) ΔH=163kJ·
mol-1
B.Ag(s)+
Cl2(g)AgCl(s) ΔH=-127kJ·
C.HgO(s)===Hg(l)+
O2(g) ΔH=91kJ·
D.H2O2(l)
O2(g)+H2O(l) ΔH=-98kJ·
选D A项,ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行,错误;
B项,ΔH<0,ΔS<0,高温下不能自发进行,错误;
C项,ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行,错误;
D项,ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行,正确。
4.对于温度与反应方向的关系,下列判断正确的是( )
A.ΔH<0,ΔS>0,所有温度下反应都自发进行
B.ΔH>0,ΔS>0,所有温度下反应都自发进行
C.ΔH<0,ΔS<0,高温下反应自发进行
D.ΔH>0,ΔS<0,所有温度下反应都自发进行
选A 根据ΔH-TΔS的符号判断反应是否自发。
A项,根据反应自发进行的判断依据,可知熵增焓减反应一定自发进行,正确;
B项,焓增熵增,低温下不可自发进行,错误;
C项,焓减熵减的反应在高温下不可自发进行,错误;
D项,焓增熵减在任何温度下都不自发进行,错误。
5.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。
现把白锡制造的器皿放在0℃、100kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能继续使用(已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH=-2180.9J·
mol-1;
ΔS=-6.61J·
K-1,当ΔH-TΔS<
0时能自发反应)( )
A.会变 B.不会变
C.不能确定D.升高温度才会变
选A 在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向着ΔH-TΔS<
0的方向进行,直至达到平衡态。
该条件下白锡转化为灰锡反应的ΔH-TΔS=-2180.9J·
mol-1-273K×
(-6.61J·
K-1)=-376.37J·
mol-1<
0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。
6.合成氨反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH,若该反应在一定条件下能自发进行,则有关该反应的ΔH、ΔS判断正确的是( )
A.ΔH<0 ΔS<0 B.ΔH<0 ΔS>0
C.ΔH>0 ΔS<0D.ΔH>0 ΔS>0
选A 一般来说,化合反应的焓变小于0,气体体积减小的反应ΔS<0,该反应是气体体积减小的化合反应,所以ΔH<0,ΔS<0。
7.碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法中正确的是( )
A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大
B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C.碳酸铵分解是吸热反应,此反应不应该自发进行,必须借助外力才能进行
D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解
选A 该反应气体分子数增多,ΔS>
0,故A项正确。
8.下列有关说法不正确的是( )
A.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0
B.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0
C.一定温度下,反应MgCl2(l)===Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0,ΔS<
D.反应2CO(g)===2C(s)+O2(g)在高温下不能自发进行
选BC A项,当ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,已知反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,该反应的ΔH-TΔS<0,所以反应的ΔH<0,正确;
B项,当ΔH-TΔS<0时,能自发进行,该反应ΔS>0,室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH>0,错误;
C项,分解反应一般为吸热反应,所以ΔH>0;
生成气体是一个熵增加的反应,所以ΔS>0,错误;
D项,反应为熵减反应,在高温下ΔH-TΔS>
0,故不能自发进行,正确。
9.向锥形瓶中加入约20gNH4Cl晶体,在一小木块上洒少量水,将锥形瓶放在木块上,再向其中加入约40gBa(OH)2·
8H2O,如图所示。
用玻璃棒将固体充分混合均匀,静置。
回答下列各问题:
(1)拿起木块时发现____________________,证明该反应的ΔH________(填“>
”或“<
”)0。
(2)写出反应的化学方程式:
___________________________________________,
该反应中有________生成,可证明ΔS______(填“>
(3)下列变化过程与该实验中的焓变和熵变相同的是__________。
A.NH4NO3溶于水 B.CaCO3的分解反应
C.NaOH溶于水D.甲烷的燃烧
(3)该实验中反应方程式的特点为ΔH>0,ΔS>0,因此A、B符合,C、D项中反应的ΔH<0。
(1)锥形瓶“粘”在木块上 >
(2)2NH4Cl+Ba(OH)2·
8H2O===BaCl2+2NH3↑+10H2O 气体 > (3)AB
10.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。
所查资料信息如下:
①酸性:
H2SO4>H2SeO4>H2TeO4
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难,碲与氢气不能直接化合
③由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图
请回答下列问题:
(1)H2与硫化合的反应__________热量(填“放出”或“吸收”)。
(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0,请解释为什么Te和H2不能直接化合:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述资料信息中能够说明硫元素非金属性强于硒元素的是____________(填序号)。
(1)由图示可知H2与硫化合的反应ΔH<0,故为放热反应。
(2)由图示可知H2与Te化合的反应ΔH>0,H2Te分解时ΔS>0,则化合生成H2Te的ΔS<0,即ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行。
(1)放出
(2)因为化合时ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行
(3)①②③
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- 学年 高中化学 专题 化学反应 速率 化学平衡 第二 单元 第一 课时 方向 学案苏教版 选修
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