高中化学 第2章 第4节 化学反应进行的方向同步导学课件 新人教版选修4.ppt

第四节化学反应进行的方向 1 知道焓 熵的概念 2 初步了解焓变和熵变与反应进行的方向之间的关系 1 什么是能量最低原理 答案 原子的核外电子按一定规律排列 按能量由低到高的顺序依次排布 才能使整个原子的能量处于最低状态 从宏观物质角度出发 物质所具有的能量越低 物质越稳定 温故 温故知新 2 焓变是什么 答案 焓是物质自身具有的能量 是物质自身固有的性质 用符号h表示 焓无法测量 不同的物质具有不同的焓 在化学反应中由于反应物和生成物所含的能量 焓 不同 就会有能量的变化 这个能量的变化即焓值差 就是我们所说的焓变 焓变用符号 h表示 常用单位为kj mol 1 从宏观角度分析 h h生成物 h反应物 其中h生成物表示生成物的焓的总量 h反应物表示反应物的焓的总量 知新 1 自发过程 1 在一定条件下 不用借助于 就可以自动进行的过程 反之为非自发过程 互动探究 自发过程和非自发过程 知能探究 外力 2 自发过程的特点 体系趋向于从 状态转变为 状态 这时体系会对外部做功或者 热量 在密闭条件下 体系有从有序自发地转变为无序的倾向 与有序体系相比 无序体系 更加 高能 低能 释放 稳定 2 自发反应 1 自发反应的概念在给定的一组条件下 一个反应可以自发地进行到显著程度 就称为自发反应 2 自发反应的特征具有方向性 即反应的某个方向在一定条件下是自发的 即其逆方向的反应在该条件下肯定不自发 如铁器暴露于潮湿的空气中会生锈 是自发的 则铁锈变为铁肯定不是自发的 下列说法正确的是 a h 0 s 0的反应在温度低时不能自发进行b nh4hco3 s nh3 g h2o g co2 g h 185 58kj mol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 因此焓变或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 依据反应自发进行的复合判据 h t s 0知 a项 h 0 s 0 则 h t s一定小于0 反应能自发进行 而c项则不全面 d项催化剂只能改变反应速率而不能改变反应的方向 答案 b 下列过程属非自发的是 a 水由高处向低处流b 室温下水结成冰c 气体从高密度处向低密度处扩散d 煤气的燃烧 答案 b 解析 自然界中水由高处向低处流 煤气的燃烧 气体从高密度处向低密度处扩散 室温下冰的融化都是自发过程 其逆向都是非自发的 1 焓判据用 来判断反应进行的方向 2 熵判据 1 熵 用来度量体系 的物理量 用符号s表示 熵值越大 混乱度 熵的大小 同一种物质的三种不同状态 熵值的大小是 2 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 符号 s 零 化学反应方向的判据 焓变 混乱度 越大 气态 液态 固态 大于 3 判断化学反应进行的方向同时考虑焓判据和熵判据 1 过程的自发性只能用于判断过程的方向 不能确定过程 和过程发生的速率 2 综合考虑 的复合判据 将更适合于所有的过程 是否一定会发生 焓和熵 例如 在常温 常压下 氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发进行的 反应放热 4fe oh 2 s o2 g 2h2o l 4fe oh 3 s h 444 3kj mol 有不少吸热反应也能自发进行 例如 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 37 30kj mol 有一些吸热反应 在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 例如 在室温下和较高温度下均为吸热反应的caco3 s cao s co2 g h 298k 178 2kj mol h 1200k 176 5kj mol由此可见 反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素 但不是唯一因素 2 熵判据 1 熵熵是衡量体系混乱度大小的物理量 即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量 混乱度越大 体系越无序 体系的熵值就越大 熵的符号为s 常用单位 j mol 1 k 1 2 物质熵大小规律 物质的存在状态 对于同一种物质 等物质的量的该物质其熵值 混乱度 大小与物质的存在状态有关 气态时熵值最大 固态时熵值最小 而液态时介于二者之间 即s g s l s s 与物质的量的关系 物质的量越大 分子数越多 熵值越大 不同物质熵值间的关系 物质的组成越复杂其熵值越大 一般组成物质的原子种类相同时 一个分子中的原子数目越多 其混乱度就越大 熵值也越大 3 熵判据在与外界隔离的体系中 自发过程的体系趋向于由有序转变为无序 导致体系的熵增大 这一经验规律叫做熵增原理 在用来判断过程的方向时 就称为熵判据 4 反应的熵变与反应方向的关系对于确定的化学反应 在一定条件下 具有确定的熵变 许多熵增加的反应在常温 常压下可以自发进行 产生气体的反应 气体物质的物质的量增大的反应 熵变通常都是正值 为熵增加的反应 例如 2h2o2 aq 2h2o l o2 g 3 复合判据由焓判据知放热过程常常是容易进行的 由熵判据知熵增的过程是自发的 很多情况下 用不同的判据判断同一个反应 可能会出现相反的判断结果 所以我们应两个判据兼顾 解析 已知在与外界隔离的体系中 自发过程将导致体系的熵增大 a b c d中的反应均为分解反应且都为吸热反应 即 h 0 a c d三个反应又是熵增的反应 所以在高温下能自发进行 b不是熵增的反应 在高温下不能自发进行 答案 b 下列关于判断过程的方向的说法正确的是 a 所有自发进行的化学反应都是放热反应b 高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应c h 0的反应也可能是自发进行的d 存在焓变的过程一定是化学反应 答案 c 解析 n2o5的分解 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol 1 碳酸铵的分解都是自发的吸热反应 故a错 c对 石墨转化为金刚石为非自发过程 故b错 同一种物质的不同状态之间的转化也存在焓变 d项错误 对化学反应自发进行的判断依据的探究1 原理一个化学反应能否自发进行 既与反应的焓变有关 又与反应的熵变有关 在等温 等压条件下 化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的 反应方向的判据为 创新探究 h t s0 反应不能自发进行 当在等温 等压条件下 自发反应总是向 h t s 0的方向进行 直至达到平衡状态 2 问题探究合成氨反应是一个可逆反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 2kj mol 1 s 198 2j mol 1 k 1 1 请你根据正反应的焓变和熵变分析298k下合成氨反应能否自发进行 2 小明查阅资料发现工业上合成氨时采用的温度是700k 可是他按照上述数据计算的结果却是反应无法自发向正反应方向进行 你认为这是为什么 答案 1 h t s 92 2kj mol 1 298k 198 2 10 3kj mol 1 k 1 33 1kj mol 1 0 反应在298k时可以自发向正反应方向进行 2 化学反应中的 h s均会随着温度的变化而变化 计算时不能随便套用数据 解析 化学反应中的 h s均会随温度的变化而变化 这种变化有时可