高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 2.1 化学反应的方向课件8 鲁科版选修4.ppt

联想 质疑 汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳 它们是现代城市中的大气污染物 为了减轻大气污染 人们提出通过以下反应来处理汽车尾气 2no g 2co g n2 g 2co2 g 你能否判断这一方案是否可行 理论依据是什么 化学反应的方向 学习目标 1 通过分析焓变与熵变对反应的共同影响 能总结出这两个因素的影响不是孤立的而是相互关联的 2 能通过关系式 h t s由给定的 s数据定量判断反应的方向3 通过分析关系式 h t s 能够根据反应焓变的吸热或放热 反应熵变的熵增或熵减来定性判断焓变和反应熵变对反应方向的影响 1 高山流水是一个自动进行的自然过程 高处水一定会流到低处吗 2 低处水可以流至高处么 3 在 低水高流 的过程中一旦外界停止做功 该过程还能继续进行下去吗 可采取什么措施 思考与交流 自发过程 在温度和压强一定的条件下 不借助光 电等外部力量就能自动进行的过程 非自发过程 在温度和压强一定条件下 需持续借助外部力量才能进行的过程 讨论 请列举你熟知的自发过程 自然界中水总是自发地从高处往低处流 电流从电势高的地方向电势低的地方流 热由高温物体导向低温物体等 1 体系趋于从高能状态转变为向低能状态 能量越低越稳定 体系对外部做功或释放热量 自发过程的两大变化趋势 火柴棒散落等 2 密闭体系趋于从有序趋于无序 无序体系更稳定 即混乱度趋于增大 墨水 气体扩散 食盐溶解于水等 探究 以 物体由高处自由下落 为代表 探究自发过程中有哪些变化趋势 自发过程 共同点 2 体系混乱度趋于增大 熵 s 1 描述体系混乱度的物理量2 符号 s单位 j mol 1 k 1 克劳修斯 德国 s 熵 3 特点 1 熵值越大 体系混乱度越大 共同点 2 体系混乱度趋于增大 即熵增加 标准状况下 1mol不同物质的熵s jmol 1k 1 2 同一条件 不同物质的熵值不同 69 9j mol 1 k 1 47 9j mol 1 k 1 188 7j mol 1 k 1 同一物质 s g s l s s 三种状态下水的熵 冰水水蒸气 4 反应熵变 1 符号 s 2 表达式 s s总和 生成物 s总和 反应物 3 正负判断 气体体积增大的反应 s 0 熵增加反应 气体体积减小的反应 s 0 熵减小反应 自发过程 在一定温度 压强条件下 不借助 光 电能等 外部力量就能自动进行的过程 自发反应 在一定温度 压强下 不借助 光 电能等 外部力量即能进行 或具有发生的可能性的反应称为自发反应 发反应是从属于自发过程的 是属于自发过程的一部分 那么我们该如何判断一个过程 一个反应能否自发进行呢 一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢 自发过程的两大变化趋势 1 体系能量降低 对外部做功或释放热量 2 体系混乱度增大 即熵增加 那么自发反应呢 探究 以 物体由高处自由下落 为代表 探究自发过程中有哪些变化趋势 自发过程 观察下列几个自发进行的化学反应 找出它们的共同之处 1 钠与水反应2na s 2h2o l 2naoh aq h2 g h 368kj mol 2 铁生锈 3fe s 3 2o2 g fe2o3 s h 824kj mol 3 氢气和氧气反应 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 共同点 h 0 放热反应 反应物的总能量 生成物的总能量 共同点 1 体系能量降低 对外部做功或释放热量 自发反应 吸热 能 吸热 不自发 自发 结论 h 0 反应放热有利于反应的自发进行 但焓变仅是决定反应能否自发进行的一个因素 不是唯一因素 反应的焓变与反应方向的关系 一 反应焓变与反应方向 注意 1 焓判据只能用于判断反应的方向 能否实现要看具体条件 自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态 这时体系会对外部做功或释放热量 自发反应中焓变小于0 这一经验规律就是焓判据 是判断化学反应进行方向的判据之一 2 焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行 与化学反应速率无关 3 反应焓变是反应能否自发进行的一个因素 但不是唯一因素 反应的熵变与反应方向的关系 增大 增大 自发过程 共同点 2 体系混乱度增大 即熵增加 自发反应 增大 增大 减小 结论 熵增加 s 0 有利于反应的进行 但熵变仅是决定反应能否自发进行的一个因素 不是唯一因素 反应的熵变与反应方向的关系 注意 1 熵变只是反应能否自发进行的一种因素 2 熵变 s 只决定于体系的始态和终态 与变化的途径无关 3 熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行 与化学反应速率无关 二 反应熵变与反应方向在与外界隔离的体系中 自发过程将导致体系的熵增大 这一经验规律叫做熵增原理 在用来判断化学反应方向时就称为熵判据 科学家们总结出了一条公式 g h t s g代表的是体系自由能的变化 用自由能变化来判断反应进行的方向是最全面最科学的 当 g 0时 反应就可以自发进行 当 g 0时 反应就不能自发进行 视野拓展 三 焓变与熵变对反应方向的共同影响 复合判据1 判据 h t s2 判据与反应的自发性 0反应不能自发3 适用判据应注意的问题 1 判断反应的自发性要结合 h和 s 利用 h t s 2 条件是一定温度 压强下 3 反应具有自发性 只能说明这个反应有进行的趋势 但这个反应到底能不能反应 那还要看反应进行的限度和反应进行的速率 自发进行 不自发进行 低温时 高温时 低温时 高温时 低温不自发 高温自发 低温自发 高温不自发 h h t s 小结 温度与反应方向 判断下列4个反应在什么条件下自发进行 1 2kclo3 s 2kcl s 3o2 g h 0 s 02 2co g 2c s 石墨 o2 g h 0 s0 s 0 汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳 为了减轻大气污染 化学家提出通过以下反应来处理汽车尾气 2no g 2co g n2 g 2co2 g 这一方案可行吗 你需要哪些数据 298k 100kpa下 该反应的 h 746 8kj mol 1 s 197 5j mol 1 k 1 追根寻源 2no g 2co g n2 g 2co2 g 298k 100kpa下 该反应的 h 746 8kj mol 1 s 197 5j mol 1 k 1 计算得 h t s 746 8kj mol 1 298k 197 5 10 3kj mol 1 k 1 687 9kj mol 1 0即 h t s 0 因此室温下反应能自发进行 注意 反应具有自发性 只能说明这个反应有进行的趋势 但这个反应到底能不能发生 那还要看反应的速率等问题 1 某反应 ab 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 h s应为 a h0b h0 s 0d h 0 s 0 c 达标检测 2 无锡高二检测 下列反应在任意温度下一定能自发进行的是 d 达标检测 3 已知反应caco3 s cao s co2 g h 178 2kj mol 1 s 169 6j mol 1 k 1计算说明此反应在室温下能否自发进行 若不能需要在何温度下才能自发进行 4 p403 1 下列说法完全正确的是 a 放热反应均是自发反应b s为正值的反应均是自发反应c 物质的量增加的反应 s为正值d 如果 h和 s均为正值 当温度升高时 反应可能自发进行2 下列反应中 s最大的是