高中化学 2.4 化学反应进行的方向课件 新人教版选修4.ppt

第四节化学反应进行的方向 目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 1 自发过程与自发反应 1 自发过程和自发反应的比较 目标导航 预习导引 2 自发过程的规律 自发过程的逆方向相同条件下不自发进行 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 体系趋向于从有序体系转变为无序体系 目标导航 预习导引 2 化学反应进行方向的判据 1 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 因此可用焓变来判断反应进行的方向 局限性 有些吸热反应 也能自发进行 例如 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol 1 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 1 目标导航 预习导引 2 熵判据 熵 用来度量体系混乱程度的物理量 熵值越大 混乱程度越大 符号为s 单位为 j mol k 1 熵值大小的比较 同一种物质不同状态时熵值大小为s g s l s s 熵增原理 在与外界隔绝的体系中 自发过程将导致体系的熵增大 即熵变 符号 s 零 熵判据 体系有自发地向混乱度增加 即熵增 的方向转变的倾向 因此可用熵变来判断反应进行的方向 目标导航 预习导引 局限性 有些熵值减小的反应 在一定条件下也能自发进行 如 2al s fe2o3 s al2o3 s 2fe s s 39 35j mol k 1 该反应是熵减过程 但在高温下能自发进行 3 复合判据 研究表明 在温度 压强一定的条件下 化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果 若 h0 反应一定能自发进行 若 h0 s 0 反应能否自发进行与反应的温度有关 若 h 0 s 0 反应一定不能自发进行 目标导航 预习导引 深度思考判断下列描述的正误 正确的画 错误的画 1 体系有序性越高 熵值就越大 2 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 凡是焓变小于零的反应都能自发进行 7 需要加热的反应都不能自发进行 8 s 0的过程一定能自发进行 s 0的过程一定不能自发进行 9 某反应在某一条件下正向能自发进行 则在该条件下其逆向必定不能自发进行 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 一 化学反应方向与焓变 熵变的关系1 化学反应方向与焓变的关系 1 能自发进行的反应多数放热 h0 如2n2o5 g 4no2 g o2 g nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l 3 有些吸热反应常温下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 h 0 如caco3 s cao s co2 g 4 结论 反应的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 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 2 化学反应方向与熵变的关系 1 许多熵增的反应在常温 常压下可以自发进行 如2h2o2 aq 2h2o l o2 g nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l 2 少数熵减的反应 在一定条件下也可以自发进行 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 1 在加热条件下 nh4cl可以分解 常温下nh3和hcl可以化合生成nh4cl 根据事实分析 在常温下和高温下哪一个反应是自发反应 答案 常温下nh3和hcl的化合反应为自发反应 高温下nh4cl分解的反应为自发反应 2 对于反应2no2 g n2o4 g h 0 从能量角度看该反应是自发的 从熵变角度看该反应能否自发进行 答案 不能自发进行 放热反应 使物质的总能量降低 使反应有自发进行的趋势 而从熵变角度看 该反应的正反应物质的混乱度降低 是熵减小的反应 是不能自发进行的 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 例1 下列说法正确的是 a caco3cao co2 s0 c项焓变 熵变均与反应的自发性有关 而反应能否自发进行是由二者共同决定的 即由 h t s的大小决定 d项若某反应 h 0 s 0 则该反应需在低温下才能自发进行 所以答案选b 答案 b 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 1 判断下列各变化过程是熵增加还是熵减小 1 nh4no3爆炸 2nh4no3 s 2n2 g 4h2o g o2 g 2 水煤气转化 co g h2o g co2 g h2 g 3 臭氧的生成 3o2 g 2o3 g a 熵增大b 熵减小c 不变d 熵变很小解析 1 nh4no3的爆炸反应是气态物质的物质的量增大的化学反应 2 4 1 0 0 因此该过程是熵增加的过程 2 水煤气转化反应 气态物质的物质的量在反应前后未发生变化 1 1 1 1 0 估计该过程的熵变很小 3 生成臭氧后 气态物质的物质的量减小 2 3 0 因此该过程是熵减小的过程 答案 1 a 2 d 3 b 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 2 下列说法中正确的是 a 凡是放热反应都是自发的 吸热反应都是非自发的b 自发反应一定是熵增大的反应 非自发反应一定是熵减小或不变的反应c 自发反应在任何条件下都能实现d 自发反应在恰当的条件下才能实现解析 一般放热反应是自发的 但有些吸热反应也可以自发进行 a项错误 一般熵增大的反应是自发的 但有些熵减小的反应也可以自发进行 b项错误 自发反应只有在恰当的条件下才能实现 c项错误 d项正确 答案 d 迁移应用 典题例解 思考探究 一 二 知识精要 二 化学反应进行的方向与自由能变化的关系1 自由能变化 g的判断方法 g h t s g0 反应逆向自发进行 迁移应用 典题例解 思考探究 一 二 知识精要 2 注意几种情况 1 放热的熵增加的反应 能自发进行 h0 g0 s0 3 放热的熵减少的反应 降低温度 有利于反应自发进行 h0 s 0 要保证 g 0 t要升高得足够高 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 1 自发反应一定能发生反应 而非自发反应一定不能发生反应吗 答案 自发反应 非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向 而这个过程是否一定会发生则不能确定 如碳的燃烧是一个自发反应 但要想发生反应 需借助外界条件点燃才能发生 2 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 k 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 答案 能 h t s 92 2kj mol 1 298k 198 2 10 3kj mol k 1 33 1364kj mol 1 0 反应在298k时可以自发向正反应方向进行 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 例2 对反应 caco3 s cao s co2 g h 298k 178 2kj mol 1 s 298k 169 6j mol k 1 1 判断该反应室温下能否自发进行 2 若不能自发进行 试提出使反应自发进行的方法 并进行计算 解析 1 由 h t s 178 2kj mol 1 298k 169 6 10 3kj mol k 1 128kj mol 1 0 故室温下反应不能自发进行 2 该反应为熵增加反应 升高温度可使反应自发进行 根据 h 298k s 298k 的值得 要使 h t s 0 需故该反应自发进行的最低温度为1051k 答案 1 不能 2 升高温度 自发进行的最低温度为1051k 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 1 已知 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 1 下列说法中正确的是 a 该反应中熵变 焓变皆大于0b 该反应是吸热反应 因此一定不能自发进行c 碳酸盐分解反应中熵增加 因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行d 能自发进行的反应一定是放热反应 不能自发进行的反应一定是吸热反应解析 该反应 h 0 s 0 高温下能自发进行 s 0的反应不一定能自发进行 反应放热有利于反应自发进行 但能自发进行的反应不一定是放热反应 不能自发进行的反应也不一定是吸热反应 答案 a 迁移应用 典题例解 一 二 思考探究 知识精要 2 与自然界中许多变化一样 化学反应具有方向性 下列有关叙述中正确的是 a 原电池反应一定是自发进行的氧化还原反应 且 h0 s0 d项错误 答案 a 方法归纳 案例探究 复合判据的应用探究城市越来越多的汽车造成了严重的尾气污染 为了减轻大气污染 人们提出用以下反应来处理汽车尾气 2no g 2co g n2 g 2co2 g 已知在298k 101kpa下 该反应的 h 113 0kj mol 1 s 145 3j mol k 1 1 这一反应在室温下能否自发进行 2 如果该反应的 h随温度的变化忽略不计 那么该反应能够自发进行的温度范围是多少 3 能否设计一个方案使该反应在发动机中进行 汽车发动机内汽油燃烧时的温度一般高于2000k 4 试想现在这一方案未能大面积实施的原因是什么 方法归纳 案例探究 解析 1 室温下该反应的 h t s 69 7kj mol 1 0 所以反应能自发进