2020-2021學年第一單元化學反應速率導學案-學案下載-教習網(wǎng)

第1課時　化學反應的方向課程目標1．了解自發(fā)過程與自發(fā)反應的含義。2．了解熵變的含義。3．能用ΔH－TΔS判斷化學反應進行的方向。圖說考點基礎知識自學·思記·嘗試 [新知預習]一、自發(fā)過程與自發(fā)反應1．自發(fā)過程（1）含義：在一定條件下，　　　　　　　　就可以自動進行的過程。（2）特點：①體系趨向于從　　　　狀態(tài)轉變?yōu)?/span>　　　　狀態(tài)（體系對外部　　　　或者　　　　能量）。②在密閉條件下，體系有從　　　　自發(fā)轉變?yōu)?/span>　　　　的傾向，即　　　　原理。2．自發(fā)反應在一定條件下，能　　　　進行的反應。二、化學反應進行方向的判據(jù)1．焓判據(jù)（1）用　　　　來判斷反應進行的方向。（2）放熱反應過程中體系能量　　　　　　，具有自發(fā)進行的　　　　　　。2．熵判據(jù)（1）熵用來量度體系　　　　的一個物理量，符號為　　　　，單位為　　　　　　　　。（2）熵值大小判據(jù)①物質的混亂度：體系的混亂度越大，熵值　　　　；②同一條件下，不同物質的熵值　　　　；③物質的存在狀態(tài)，同一物質：S（g）　　　S（l）　　　S（s）。（3）熵增原理與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵　　　，即熵變（符號　　　　）　　　　零（填“大于”“小于”或“等于”）。（4）熵判據(jù)用　　　　來判斷反應進行的方向。（5）熵變的判斷①氣體體積增大的反應，熵　　　　；②氣體體積減小的反應，熵　　　　。三、焓變與熵變對反應方向的共同影響1．反應方向的判據(jù)體系自由能變化（符號為ΔG，單位為kJ·mol－1）綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學反應自發(fā)進行方向的判斷：ΔG＝ΔH－TΔS。（1）ΔG　　　　0　反應能自發(fā)進行。（2）ΔG＝0　反應達到平衡狀態(tài)。（3）ΔG　　　　0　反應不能自發(fā)進行。2．文字表達在　　　　、　　　　一定的條件下，自發(fā)反應總是向ΔH－TΔS　　　　的方向進行，直至達到　　　　狀態(tài)。 [即時性自測]1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”（1）吸熱反應不可能自發(fā)進行。（　?。?/span>（2）體系有序性越高，熵值就越低。（　?。?/span>（3）自發(fā)過程一定導致體系的熵增大。（　?。?/span>（4）焓變是決定反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素。（　　）（5）反應2Mg（s）＋CO2（g）===C（s）＋2MgO（s）能自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0。（　　）（6）某反應在一定條件下能正向自發(fā)進行，則該條件下其逆反應必定不能自發(fā)進行。（　?。?/span>2．下列自發(fā)反應可用焓判據(jù)來解釋的是（　　）A．Ba（OH）2·8H2O和氯化銨的反應B．2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1C.（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－285.8 kJ·mol－13．以下自發(fā)反應不可用熵判據(jù)來解釋的是（　?。?/span>A．CaCO3（s）＋2HCl（aq）===CaCl2（aq）＋CO2（g）＋H2O（l）B．NH4Cl（s）===NH3（g）＋HCl（g）C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）D．2C（s）＋O2（g）===2CO（g）4．下列說法正確的是（　　）A．放熱反應不一定是自發(fā)進行的反應B．吸熱反應一定是非自發(fā)進行的反應C．自發(fā)進行的反應一定容易發(fā)生D．反應速率快的反應一定是自發(fā)進行的5．已知反應2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在298 K、101 kPa的條件下，其ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。該反應　　　　（填“能”或“不能”）用于消除汽車尾氣中的NO，理由為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。技能素養(yǎng) 合作·探究·分享提升點　化學反應進行方向的判斷[例]　下列判斷正確的是（　　）A．反應4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s）常溫下可自發(fā)進行，該反應為吸熱反應B．反應N2（g）＋3H2（g）?2NH3（g）的ΔH<0，ΔS>0C．2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在常溫下能自發(fā)進行，則該反應的ΔH>0D．反應NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0 狀元隨筆解題的關鍵是判斷反應是熵減反應還是熵增反應。 [提升]?。?）化學反應：CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）ΔH（298 K）＝＋178.2 kJ/mol，ΔS（298 K）＝＋169.6 J/（mol·K），常溫下該反應　　　　（填“能”或“不能”）自發(fā)進行，CaCO3的分解反應要自發(fā)進行，溫度T應高于　　　　K。（2）化學反應2NO（g）＋2CO（g）===N2（g）＋2CO2（g）在298 K、100 kPa下：ΔH＝－113.0 kJ/mol，ΔS＝－145.3 J/（mol·K），反應在常溫下　　　　（填“能”或“不能”）自發(fā)進行。（3）反應2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g），已知：HCl（g）的S＝＋186.6 J/（mol·K），H2（g）的S＝＋130 J/（mol·K），Cl2（g）的S＝＋233 J/（mol·K），則該反應的ΔS＝　　　　。（4）已知2CO（g）?CO2（g）＋C（s），T＝980 K時ΔH－TΔS＝0。當體系溫度低于980 K時，估計ΔH－TΔS　　　　0（填“大于”“小于”或“等于”，下同）；當體系溫度高于980 K時，估計ΔH－TΔS　　　　0。狀元隨筆　在用判據(jù)ΔH－TΔS判斷時要注意ΔH與ΔS的單位的差別，需要轉換。（1）不能片面地用焓判據(jù)、熵判據(jù)孤立判斷。（2）不能忽視溫度在大多數(shù)化學反應方向判斷中的作用。（3）不能錯誤認為“自發(fā)反應”不需要任何條件。（4）不能忽視ΔH、T、ΔS單位的協(xié)調一致。 [關鍵能力]1．熵值大小判斷方法：①從物質狀態(tài)判斷：物質在氣態(tài)時熵值最大，液態(tài)較小，固態(tài)時最小，即S（g）>S（l）>S（s）。②從物質的量的大小判斷：物質的量越大、分子數(shù)越多，熵值越大。③不同物質熵值間的關系：物質的組成越復雜其熵值越大，一般組成物質的原子種類相同時，一個分子中原子數(shù)目越多，其混亂度就越大，熵值也越大。④固體的溶解過程、液體和氣體的擴散過程，是熵增加的過程。⑤產(chǎn)生氣體的反應和氣體的物質的量增加的反應，是熵增加的過程。2．復合判據(jù)的應用形成性自評1．下列過程屬于非自發(fā)過程的是（　　）A．水由高處向低處流B．天然氣的燃燒C．鐵在潮濕的空氣中生銹D．室溫下水結成冰2．下列對熵變的判斷中不正確的是（　?。?/span>A．少量的食鹽溶解于水中：ΔS>0B．碳和氧氣反應生產(chǎn)CO（g）：ΔS>0C．氣態(tài)水變成液態(tài)水：ΔS>0D．CaCO3（s）受熱分解為CaO（s）和CO2（g）：ΔS>03．已知反應FeO（s）＋C（s）===CO（g）＋Fe（s）的ΔH＞0，ΔS＞0（假定ΔH、ΔS不隨溫度而變化），下列敘述正確的是（　?。?/span>A．低溫下為自發(fā)過程，高溫下為非自發(fā)過程B．高溫下為自發(fā)過程，低溫下為非自發(fā)過程C．任何溫度下均為非自發(fā)過程D．任何溫度下均為自發(fā)過程4．下列內容與結論相對應的是（　?。?/span>選項內容結論AH2O（g）變成H2O（l）ΔS＞0B硝酸銨溶于水可自發(fā)進行因為該反應的ΔS>0C一個反應的ΔH＞0，ΔS＞0反應一定不能自發(fā)進行DH2（g）＋F2（g）===2HF（g）的ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1反應在任意溫度下都不能自發(fā)進行5.閃電時空氣中的N2和O2會發(fā)生反應：N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH＝＋180.50 kJ/mol，ΔS＝＋247.3 J/（mol·K），若不考慮溫度對該反應焓變的影響，則下列說法中正確的是（　　）A．在1 000 ℃時，此反應能自發(fā)進行B．在1 000 ℃時，此反應不能自發(fā)進行C．該反應能自發(fā)進行的最低溫度約為730 ℃D．該反應能自發(fā)進行的最高溫度約為730 K6．已知在100 kPa、298.15 K時石灰石分解反應：CaCO3（s）?CaO（s）＋CO2（g）　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1ΔS＝＋160.4 J·（mol·K）－1，則：（1）該反應　　　　（填“能”或“不能”）自發(fā)進行。（2）據(jù)本題反應數(shù)據(jù)分析，溫度　　　　（填“能”或“不能”）成為反應方向的決定因素。（3）若溫度能決定反應方向，則該反應自發(fā)進行的最低溫度為　　　　（結果保留一位小數(shù)）。7．氨的工業(yè)合成工藝的成熟推動了人類文明的進步，不少科技工作者為了尋找廉價的氨的制備方法，進行了前赴后繼的探索性工作。用氫氣和氮氣合成氨是一個可逆反應，化學方程式為N2＋3H22NH3。已知，在常溫下，1 g H2完全轉化為NH3，放出的熱量為15.4 kJ。（1）請寫出該反應的熱化學方程式：________________________________________________________________________。（2）如果一個反應的ΔH－TΔS<0，則該反應能夠自發(fā)進行。已知上述氨的合成反應的ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1，則其在常溫下　　　　（填“能”或“不能”）自發(fā)進行。8．氫單質及其化合物是人類賴以生存的重要資源?；卮鹣铝袉栴}：（1）肼（N2H4）是一種液態(tài)火箭推進劑。分解的能量變化如圖所示：①正反應的活化能為：　　　　 kJ/mol。氣態(tài)肼分解的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　　。②氣態(tài)肼分解反應的ΔS　　　　　　　　（填“>”“<”或“＝”）0，該反應能自發(fā)進行的條件為：　　　　（填“高溫”“低溫”或“任意溫度”）。（2）氫氣是有發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?由冰為原料，獲取氫氣的過程為：H2O（s）H2O（l）H2O（g）H2（g）和O2（g）①三個轉化的ΔS　　　　（填“>”“<”或“＝”）0，②工業(yè)上完成轉化③一般有兩種途徑：電解或者高溫，若采用電解的方法，則能量轉化形式為　　　　能轉化為　　　　能；若采用高溫，已知：2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋572 kJ·mol－1，ΔS (298K)＝＋520 J/(mol·K)則要是反應自發(fā)進行，最低溫度為　　　　K（假設反應的焓變與熵變不隨溫度變化而變化，結果保留整數(shù)）。練后感悟1．焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，都不能獨立作為自發(fā)性的判據(jù)，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。2．根據(jù)ΔH－TΔS＜0判斷的只是反應自發(fā)進行的可能性，具體反應能否實際發(fā)生，還涉及反應速率的問題。第1課時　化學反應的方向基礎知識新知預習一、1．(1)不用借助于外力　(2)高能　低能　做功　釋放　有序　無序　熵增2．自動二、1．(1)焓變　(2)降低　趨向2．(1)混亂度　S　J·mol－1·K－1　(2)越大　不同　>　>　(3)增加　ΔS　大于　(4)熵變　(5)增加　減小三、1．(1)<　(3)>2．溫度　壓強　<0　平衡即時性自測1．答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√2．解析：焓判據(jù)可以解釋放熱過程可以自發(fā)進行，A項、B項和C項中的反應均為吸熱反應。答案：D3．解析：熵判據(jù)是ΔS>0的反應自發(fā)進行。A、B、D選項中都有顯著的熵增，可用熵判據(jù)解釋。答案：C4．答案：A5．解析：ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－69.7 kJ·mol－1<0，故理論上該反應能自發(fā)進行。答案：能　該反應的ΔH－TΔS＝－69.7 kJ·mol－1<0，說明該反應在理論上是可行的，所以能用于消除汽車尾氣中的NO技能素養(yǎng)例　解析：A、C、D中反應均為熵減反應，且在常溫下均能自發(fā)進行，故根據(jù)ΔH－TΔS<0判斷三個反應均屬于放熱反應，故A、C錯誤，D正確；B中反應為熵減反應，ΔS<0，B錯誤。答案：D提升　解析：(1)298 K時，ΔH－TΔS＝＋178.2 kJ·mol－1－298 K×169.6×10－3 kJ/(mol·K)≈128 kJ·mol－1＞0，故常溫下該反應不能自發(fā)進行。當ΔH－TΔS＝0時，T＝＝≈1 051 K，故當T＞1 051 K時，ΔH－TΔS＜0，反應才能自發(fā)進行。(2)298 K時，ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－ 298 K×[－145.3×10－3 kJ/(mol·K)]≈－69.7 kJ·mol－1＜0，因此常溫下該反應能自發(fā)進行。(3)ΔS＝130 J/(mol·K)＋233 J/(mol·K) －2×186.6 J/(mol·K)＝－10.2 J/(mol·K)。(4)反應C(s)＋CO2(g)===2CO(g)為吸熱反應，ΔH＞0，則2CO(g)===CO2(g)＋C(s)為放熱反應，ΔH＜0，且該反應ΔS＜0，則當T＜980 K時，ΔH－TΔS＜0，T＞980 K時，ΔH－TΔS＞0。答案：(1)不能　1 051　(2)能　(3)－10.2 J/(mol·K)　(4)小于　大于形成性自評1．解析：自然界中水由高處向低處流、天然氣的燃燒、鐵在潮濕的空氣中生銹、室溫下冰的融化都屬于自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的。答案：D2．解析：食鹽溶于水是典型的熵增加過程；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，氣體的物質的量增大，為熵增加的反應；氣態(tài)水變成液態(tài)水是體系混亂度減小的過程，為熵減小的過程；CaCO3(s)分解產(chǎn)生了氣體，為熵增加的反應。答案：C3．解析：ΔH＞0，ΔS＞0，低溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反應不能自發(fā)進行，高溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反應能自發(fā)進行，故B正確。答案：B4．解析：物質由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，混亂度減小，即ΔS＜0，A項不符合題意；硝酸銨溶于水是吸熱的熵增加過程，ΔS＞0，反應可自發(fā)進行，B項符合題意；ΔH＞0，ΔS＞0，根據(jù)復合判據(jù)可知，高溫時ΔH－TΔS＜0，即高溫條件下，反應能自發(fā)進行，C項不符合題意；由ΔH＜0，ΔS＞0知，ΔH－TΔS＜0，故該反應在任意溫度下都能自發(fā)進行，D項不符合題意。答案：B5．解析：反應能否自發(fā)進行取決于焓變和熵變的綜合判據(jù)，由反應N2(g)＋O2(g)===2NO( g)　ΔH＝＋180.50 kJ·mol－1，ΔS＝＋247.3 J/(mol·K)，可知該反應吸熱，且熵值增大，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS判斷，若反應能自發(fā)進行，必須滿足ΔH－TΔS<0才可，即180.50 kJ·mol－1－T×247.3×10－3 kJ/(mol·K)<0，解得T>730 K(約456.85 ℃)，則該反應在T>730 K(約456.85 ℃)時能自發(fā)進行，A項正確。答案：A6．解析：(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·(mol·K)－1≈130.5 kJ·mol－1>0，所以該反應不能自發(fā)進行。(2)因為該反應ΔH>0、ΔS>0，所以根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS可知，在溫度較高的時候，ΔG可能小于0。(3)根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0時反應自發(fā)進行，則有：T>ΔH/ΔS≈1 111.6 K。答案：(1)不能　(2)能　(3)1 111.6 K7．解析：ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.198 2 kJ·mol－1·K－1)<0，所以可以自發(fā)進行。答案：(1)N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1　(2)能8．解析：(1)①由圖可知正反應的活化能為：(a＋50.7) kJ/mol。氣態(tài)肼分解的熱化學方程式為N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋50.7 kJ·mol－1；②由于該反應氣體分子總數(shù)增多，所以ΔS>0；由于該反應ΔS>0，ΔH>0，因此高溫自發(fā)； (2)①前兩個轉化為狀態(tài)轉化，由于同一物質的熵氣體>液態(tài)>固態(tài)，所以①②的ΔS大于0；③為液體轉化為氣體的反應，所以ΔS大于0；②電解水的能量轉化形式為：電能轉化為化學能；根據(jù)ΔH－TΔS＝572×1 000－T×520<0，所以T >1 100 K。答案：(1)①a＋50.7　N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH＝?、?gt;　高溫(2)①>?、陔姟』?/span>學　1 100

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