高中化学 第二章 第四节化学反应进行的方向精品课件 新人教版选修4.ppt

第四节化学反应进行的方向 课程标准导航1 了解自发过程和化学反应的自发性 2 通过 有序 和 无序 的对比 了解熵和熵变的概念 3 初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响 能用焓变和熵变说明化学反应的方向 自主学习 一 自发过程和自发反应有关化学反应进行的 和 是化学反应原理的三个重要组成部分 科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于 方向 快慢 限度 和由 有序 变为 的自然现象 提出了互相关联的 判据和 判据 为最终解决上述问题提供了必要依据 1 自发过程 1 含义在一定条件下 不用借助于 就可以自动进行的过程 最低 无序 焓 熵 外力 2 特点 体系趋向于从 状态转变为 状态 体系对外部做功或者释放热量 在密闭条件下 体系有从 序自发转变为 序的倾向 2 自发反应在给定的条件下 可以自发地进行到显著程度的反应 高能 低能 有 无 想一想 自发反应一定能自动进行 而非自发反应一定不能发生 这句话对吗 说明理由 提示 不对 某些自发反应需在一定条件下才能自动进行 非自发反应具备了一定条件也能发生 如甲烷燃烧是自发反应 但需点燃或加热才能反应 石灰石分解为氧化钙和二氧化碳为非自发反应 在高温下可以发生 二 化学反应进行方向的判据1 焓判据 2 熵判据 1 熵 体系倾向 密闭容器 含义 科学家用 符号为s 来量度这种混乱 或无序 的程度 特点 同一种物质不同状态时熵值大小为s g s l s s 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 即熵变 符号 s 零 熵 增大 大于 3 熵判据体系有自发地向混乱度 即熵增 的方向转变的倾向 因此可用 来判断反应进行的方向 3 复合判据综合考虑 和 的复合判据 将更适合于所有的过程 只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的 增加 熵变 焓判据 熵判据 自主体验1 2012 铜川高二检测 水的三态的熵值的大小关系正确的是 sm表示1mol物质的熵值 a sm s sm l sm g b sm l sm s sm g c sm g sm l sm s d sm s sm l sm g 解析 选c 同一种物质处于气态时熵值最大 液态次之 固态时熵值最小 2 下列关于判断过程 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 高压下低能量的石墨转化为高能量的金刚石是自发的化学反应c 由焓判据和熵判据组合而成的复合判据更适合于所有过程 d 同一物质的固 液 气三种状态的熵值相同解析 选c 自发进行只能用来判断过程的方向 不能判断反应的热效应 高温高压下的反应是非自发的 同一物质固 液 气三种状态中 气态的熵值最大 3 以下自发过程可用焓判据来解释的是 a 硝酸铵自发地溶于水b 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj molc nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol d 2h2 g o2 g 2h2o l h 572kj mol解析 选d 焓判据能够说明放热反应为自发反应 而a b c三个自发过程均为吸热过程 显然不能用焓判据来解释 只有d项可以用焓判据解释 提示 h2的燃烧属自发反应 该过程放出热量 体系能量降低 但熵减小 说明判断一定反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判据 要点归纳1 与焓变的关系 2 与熵变的关系 特别提醒从能量角度 即焓变 看 化学反应有趋向于最低能量状态的倾向 而从熵变角度看 化学反应有趋向于最大混乱度的倾向 在实际的化学变化中 h与 s倾向有时会出现矛盾 因此 在分析一个具体化学反应自发进行的方向时 不能孤立地使用焓判据或熵判 据来分析 否则 可能会得出错误的结论 要注意应用焓判据和熵判据综合进行分析 即凡是能够使体系能量降低 熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向 即时应用1 下列说法正确的是 a 在常温下 放热反应一般能自发进行 吸热反应都不能自发进行b nh4hco3 s nh3 g h2o g co2 g h 185 57kj 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 选b a项错误 有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行 c项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断 d项中使用催化剂只能降低反应的活化能 不能改变反应的方向 探究导引2应如何判断化学反应进行的方向 提示 判断一个化学反应在一定温度下能否自发进行 应综合考虑焓变和熵变 根据复合判据 g h t s判断 要点归纳1 用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向体系的自由能变化 符号 g 单位kj mol 综合考虑了焓变和熵变对体系的影响 可用于化学反应自发进行的方向的判断 g h t s h 444 3kj mol 1 s 280 1j mol 1 k 1 则 g h t s 444 3kj mol 1 298k 280 1 10 3kj mol 1 k 1 360 83kj mol 1 0此时焓变对反应的方向起决定性作用 再如 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 37 301kj mol s 184 05j mol 1 k 1 则 g h t s 37 301kj mol 298k 184 05 10 3kj mol 1 k 1 17 55kj mol 1 0 此时熵变对反应的方向起决定性作用 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时 温度有可能对反应的方向起决定性作用 如 caco3 s cao s co2 g h 298k 178 2kj mol 1 s 298k 169 6j mol 1 k 1 则 g h t s 178 2kj mol 1 298 k 169 6 10 3kj mol 1 k 1 127 7kj mol 1 0 故室温下该反应不能自发进行 即时应用2 汽车尾气 含烃类 co no与so2等 是城市主要污染源之一 治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器 它使no与co反应生成可参与大气生态循环的无毒气体 其反应原理是 2no g 2co g n2 g 2co2 g 在298k 100kpa下 h 113kj mol 1 s 145j mol 1 k 1 下列说法中错误的是 a 该反应中反应物总能量高于生成物的总能量b 该反应常温下不能自发进行 因此需要高温和催化剂条件c 该反应常温下能自发进行 高温和催化剂条件只是加快反应的速率d 汽车尾气中的这两种气体会与人体血红蛋白结合而使人中毒 解析 选b 因为2no g 2co g n2 g 2co2 g 298k时 h 113kj mol s 145j mol 1 k 1 说明该反应为放热反应 且是熵减的反应 生成物的总能量低于反应物的总能量 常温时 g h t s 113kj mol 1 298k 145 10 3kj mol 1 k 1 69 79kj mol 1 0 即该反应在常温下能自发进行 2012 岳阳高二检测 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 非自发反应一定是熵减小或不变c 熵增加且放热的反应一定是自发反应d 非自发反应在任何条件下都不能实现 解析 多数放热反应能自发进行 很多吸热反应也能自发进行 a错误 许多熵增加反应能自发进行 但有些熵减小反应也能自发进行 b错误 熵增加 s 0 放热反应 h 0 此时 g 0 反应一定自发进行 c正确 有些反应在常温下非自发进行 但高温时能自发进行 d错误 答案 c 误区警示 本题易错选a或b 认为在常温常压下 多数放热的化学反应可用 h作为判据 判断其是否自发进行 多数熵增反应可用熵判据 判断其是否自发进行 但是 只使用焓判据或熵判据来确定变化过程的方向是片面的 对具体反应需应用焓判据和熵判据综合进行分析 即凡是使体系能量降低 熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向 已知 凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应 一定条件下 下列反应不可能自发进行的是 a 2o3 g 3o2 g h0c n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 d caco3 s cao s co2 g h 0 解析 a项中 s 0 h0 一定不能自发进行 c项中 s0 h 0 可能自发进行 答案 b 化学反应进行方向的实验探究和判断由焓判据知放热反应是易进行的 由熵判据知熵值增加是能自发进行的 但仅凭焓判据或熵判据判断可能出现错误的结果 如某些吸热或熵减的过程也能自发进行 经典案例 往平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体 ba oh 2 8h2o 和固态氯化铵晶体 塞紧瓶塞 在瓶底和木板间滴少量水 如图所示 一会儿 就会发现瓶内固态物质变稀并有液体产生 瓶壁变冷 小木板上因少量水冻结而被烧瓶黏住 这时打开瓶塞 出来的气体有氨味 这是自发地发生了反应 1 下列结论正确的是 a 自发反应一定是放热反应b 自发反应一定是吸热反应 c 有的吸热反应也能自发进行d 吸热反应不能自发进行 2 发生反应的化学方程式为 3 从化学反应进行的方向角度解释上述现象 解析 1 由现象可知该反应吸热且自发 故选c 2 发生反应的化学方程式为ba oh 2 8h2o 2nh