学年第二学期人教版化学选修4新课导学24化学反应进行的方向要点透析提升训练Word文件下载.docx
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钢铁生锈
应用
(1)可被用来完成有用功。
如H2燃烧可设计成原电池
(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
2.自发过程的特点
(1)体系趋向于从________状态转变为________状态。
(2)体系趋向于从________体系转变为________体系。
二、化学反应进行方向的判断
1.焓判据
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________反应,即ΔH____0,一般能自发进行;
若该反应为______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
2.熵和熵判据
3.复合判据
焓判据和熵判据都不是判断反应自发性的唯一判据。
综合考虑焓判据和熵判据的复合判据,将更适合于所有的过程,只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。
自我校对 一、1.不需借助外力 自发 方向性 不能自发进行 2.
(1)高能 低能
(2)有序 无序
二、1.放热 < 吸热 >
2.混乱 > > 混乱 增大 大于 有序 无序 熵增 熵减 混乱度 增
[核心突破]
判断化学反应进行的方向的依据
1.常见反应中的①极不稳定物质的分解,②可燃物燃烧,③酸碱中和,④活泼金属与酸反应,⑤原电池反应等都是自发进行,而电解、持续加热才能进行的反应等通常不自发进行。
2.焓变与熵变对反应方向的共同影响
(1)化学反应的方向是由ΔH和ΔS共同决定的,利用ΔH-TΔS的符号可以判断恒温、恒压条件下的反应进行方向:
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。
(2)当焓变和熵变相差不大时,温度可能对反应方向起决定性的作用,可以估算反应发生逆转的温度(转向温度):
T=ΔH/ΔS。
化学反应体系焓变减少(ΔH<0)和熵变增加(ΔS>0)都有利于反应的进行。
3.数学象限法判断化学反应的自发性(如图)
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)在与外界隔离的体系中,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( )
(6)室温下水结成冰的过程是自发的( )
(7)铁在潮湿空气中生锈是自发过程( )
答案
(1)×
(2)√ (3)×
(4)√ (5)×
(6)×
(7)√
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
解析 根据ΔG=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。
答案 C
1.反应方向的焓判据是指放热过程中体系能量降低,ΔH<0,反应具有自发进行的倾向。
2.反应方向的熵判据是指在密闭条件下,体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。
3.同一物质由固态(s)→液态(l)→气态(g)的过程为熵值增大的过程,ΔS>0;
反之,为熵值减小的过程,ΔS<0。
4.当ΔH<0,ΔS>0,反应能自发进行;
当ΔH>0,ΔS<0,反应不能自发进行。
1.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
解析 A项错误,有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行;
C项错误,应利用复合判据进行判断;
D项中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,错误;
B项的说法正确。
答案 B
2.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
解析 只使用催化剂便可使尾气发生转化,故此反应能自发进行,B项错误;
因反应是气体物质的量减小的反应,故其熵减小,A项错误;
因熵减小不利于反应自发,故自发进行的原因是反应放热,D项错误。
3.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
①C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5kJ·
mol-1
②C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-395.4kJ·
关于金刚石和石墨的相互转化,下列说法正确的是
A.石墨转化成金刚石是自发的过程B.金刚石转化成石墨是自发的过程
C.石墨比金刚石能量高D.金刚石比石墨稳定
解析 由盖斯定律①-②可得C(石墨,s)===C(金刚石,s)ΔH=+1.9kJ·
由于ΔH>0是吸热过程,故石墨转变为金刚石是非自发过程。
4.已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应:
①CH4(g)===C(s)+2H2(g),
②2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)。
某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到了如下热力学数据:
反应①的ΔH(298K)=+74.848kJ·
mol-1,
ΔS(298K)=+80.674J·
mol-1·
K-1
反应②的ΔH(298K)=+376.426kJ·
ΔS(298K)=+220.211J·
已知焓变和熵变随温度变化很小。
请帮助这位同学思考如下问题:
(1)判断反应②高温自发还是低温自发:
________(填“高温”或“低温”)。
(2)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行________。
(3)求算制取炭黑的允许温度范围_________________________________________________________。
(4)为了提高甲烷的碳化程度,你认为下面四个温度中最合适的是________(填字母)。
A.905.2K B.927K C.1273K D.2000K
解析
(1)反应的ΔH-TΔS<0时才能自发进行,由于反应②的ΔH>0,ΔS>0,所以该反应自发进行所需要的温度条件为T>
=
≈1709.4K。
所以反应②应在高温下才能自发进行。
(2)反应①在常温下时,ΔH-TΔS=74.848kJ·
mol-1-80.674×
10-3kJ·
K-1×
298K≈50.807kJ·
mol-1>0,所以该反应常温下不自发进行。
(3)裂解为炭黑和H2时,ΔH-TΔS=74.848kJ·
T<0,得T>927.8K,即裂解为炭黑的最低温度为927.8K。
裂解为乙炔时,ΔH-TΔS=376.426kJ·
mol-1-220.211×
10-3kJ·
T<0,得T>1709.4K,即温度高于1709.4K自发裂解为乙炔和氢气。
所以要制取炭黑,温度须控制在927.8~1709.4K。
(4)为了提高甲烷的碳化程度,应满足两方面要求:
①温度应控制在927.8~1709.4K;
②温度越高,ΔH-TΔS越小,越有利于自发进行。
所以选用1273K最好。
答案
(1)高温
(2)不能自发进行
(3)927.8~1709.4K (4)C
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