江苏省邳州市第二中学高中化学《2.1 化学反应的方向》课件 鲁科版选修4.ppt

第一节化学反应的方向 学习目标1 理解焓变与反应方向的关系 2 了解熵和熵变的概念 知道化学反应中存在熵变 3 理解熵变与反应方向的关系 4 能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向 课堂互动讲练 探究整合应用 知能优化训练 第一节化学反应的方向 课前自主学案 课前自主学案 自主学习一 反应焓变与反应方向1 自发过程 1 概念 在温度和压强一定的条件下 不借助 就能自动进行的过程 2 特点 具有 即反应的某个方向在一定条件下是自发的 而其逆方向在该条件下肯定不自发 外部力量 方向性 2 反应焓变与反应方向的关系 1 能自发进行的化学反应多数是 反应 2 有些 反应也能自发进行 结论 反应焓变与反应能否自发进行有关 但不是决定反应能否自发进行的 放热 吸热 唯一因素 二 反应熵变与反应方向1 熵 是 的物理量 其符号为 单位为 影响熵值的因素 1 同一物质 s 高温 s 低温 s g s l s s 2 相同条件下的不同物质 分子结构越复杂 熵值 3 s 混合物 s 纯净物 衡量体系混乱度大小 s j mol 1 k 1 越大 2 熵变 1 概念 反应产物的总熵和反应物的总熵之差 2 计算式 s s 反应产物 s 反应物 3 正负判断依据 气体体积增大的反应 熵变通常都是 是熵增大的反应 气体体积减小的反应 熵变通常都是 是熵减小的反应 正值 负值 3 熵变与反应方向 1 熵 有利于反应的自发进行 2 某些熵 的反应在一定条件下也能自发进行 3 是与反应能否自发进行有关的一个因素 但不是惟一因素 增加 减小 熵变 三 焓变与熵变对反应方向的共同影响1 反应方向的判据在判断温度 压强一定条件下反应的方向时 应该同时考虑 和 这两个因素 用 作为判据 h t s0反应不能自发进行 焓变 熵变 h t s 2 文字描述 在温度 压强一定的条件下 自发反应总是向 的方向进行 直至达到 状态 3 局限性 仅仅可以用于判断恒温恒压下反应发生的可能性 不能说明反应在该条件下能否实际发生 h t s 0 平衡 问题探究1 体系总是向降低自身能量的方向进行变化 那么 h 0的反应为何不能全都自发进行 提示 体系的能量变化并不只有焓变一种形式 焓变只是影响反应能否自发的因素之一 不是惟一因素 2 自发反应是否一定能够实现显著的反应 为什么 提示 不一定 因为 h t s这个判据是指在温度 压强一定的条件下 化学反应自发进行的趋势 即反应发生的可能性 并不能说明反应在该条件下能否实际发生 因为化学反应能否实际发生还涉及到化学反应速率的问题 自主体验1 下列说法正确的是 a 凡是放热反应都是自发的 凡是吸热反应都是非自发的b 自发反应一定是熵增大 非自发反应一定是熵减小或不变c 自发反应在恰当条件下才能实现d 自发反应在任何条件下都能实现 解析 选c 放热反应常常是容易进行的反应 吸热反应有些也是自发反应 自发反应的熵不一定增大 可能减小 自发反应需在恰当条件下才能实现 如h2和o2在点燃条件下才能发生反应 2 对于化学反应方向的确定 下列说法正确的是 a 在温度 压强一定的条件下 焓变和熵变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不能自发进行c 焓变是决定反应能否自发进行的惟一因素d 固体的溶解过程熵不变 解析 选a 常温 常压下 h t s 0的反应能自发进行 所以焓变和熵变组成反应能否自发进行的复合判据 因此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 h t s一定小于零 所以放热的熵增加的反应一定能自发进行 所以b不正确 固体溶解过程 体系的混乱度增加 它是熵增加的过程 所以d不正确 解析 选d h0对 h t s0时 h t s恒小于零 在任何温度下反应都能自发进行 h 0 s 0时 h t s恒大于零 在任何温度下反应都不能自发进行 课堂互动讲练 1 h t s与反应方向的关系在一定条件下 一个化学反应能否自发进行既与焓变有关又与熵变有关 h t s是温度 压强一定的条件下的判据 而在习题中常见的是恒压下温度与反应方向的关系 化学反应方向的综合判据 2 应注意的几个问题 1 很多情况下 简单地只用焓变和熵变中的一个因素来判断同一个反应 可能会出现相反的判断结果 所以我们在判断化学反应的方向时 应该同时考虑两个因素 用 h t s作为判据 2 h t s只能用于温度 压强一定的条件下的化学反应的判断 不能用于其他条件 如温度 体积一定 的反应的判断 3 过程的自发性只能用于判断过程的方向 不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率 如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件 其发生腐蚀过程的自发性是相同的 但只有后者可以实现 4 在讨论过程的方向时 我们指的是没有外界干扰时体系的性质 如果允许外界对体系施加某种作用 就可能出现相反的结果 如水泵可以把水从低水位升至高水位 用高温可使石灰石分解 高温高压可以使石墨转化为金刚石 实现后者的先决条件是要向体系中输入能量 该过程的本质仍然是非自发性的 5 反应的自发性也受外界条件的影响 如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发的 但在1273k时 这一反应就是自发反应 答案 用h2作还原剂时反应自发进行的温度较低 规律方法 涉及到焓变 熵变与化学反应方向的有关计算时 可以判断 h t s 0时反应达平衡状态 h t s0时反应不能自发进行为依据 根据题给条件计算相应数据 如反应自发进行的温度条件 反应中的 h或 s数值 从而得出结论 变式训练25 和1 01 105pa时 反应2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 76kj mol 1 自发进行的原因是 a 是吸热反应b 是放热反应c 是熵减少的反应d 熵增大效应大于能量效应 解析 选d 熵增原理是解释部分自发过程的判据 熵是体系混乱度的量度 体系的混乱度越高 有序性越低 熵值就越高 吸热反应能够自发进行 必定是熵增反应 并且熵增大效应大于能量效应 探究整合应用 探究化学反应在一定条件下的自发进行1 焓判据和熵判据以及二者形成的复合判据对于我们不断研究和设计新的化学反应 在什么条件下某反应能否自发进行以及在什么条件下有可能按预期的方向发生 提供了有力的依据和客观的判据 减少了繁琐的实验 少走了弯路 提高了效率 2 h t s 0判据的使用方法及注意事项 1 注意如何使用 h t s 0 2 运用 h t s 0的前提条件 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 写出计算式 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 解析 化学反应中的 h s均会随温度的变化而变化 这种变化有时可以忽略不计 但有时也会对反应的自发性判断有着较为重要的影响 小明计算时选用的数据是298k时的 h s 用这时的数据套用700k的温度 肯定会出现误差 甚至是错误 当然 若题目不作特别说明 一般可以认为忽略温度带来的影响 计算时还要注意熵变的单位往往是j mol