苏教版选修4 专题2第二单元 化学反应的方向与限度（第1课时） 课件（30张）.pptx

第1课时化学反应方向 专题2第二单元化学反应的方向和限度 学习目标定位 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 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 一 自发过程和自发反应 1 自发过程 在一定条件下 不借助外力而自发进行的过程 回答下列问题 1 下列现象的发生 你认为是自发过程的是 填字母 a 水由高处往低处流b 气温升高冰雪融化c 室温下 水自动结成冰d 生锈的铁变光亮 ab 2 自发过程具有的特点 能量角度体系趋向于从状态转变为状态 体系对外部做功或者热量 混乱度角度体系趋向于从状态转变为状态 2 有下列化学反应 白磷自燃 氯化氢分解 煤燃烧 钠与水反应 酸碱中和反应 其中属于能自发进行的化学反应 简称自发反应 的是 属于放热反应的是 高能 低能 释放 有序 无序 二 化学反应进行的方向与焓变 熵变的关系 1 化学反应进行的方向与焓变的关系 1 分析下列反应进行的方向与 h之间的关系 naoh aq hcl aq nacl aq h2o l 酸碱中和反应是热反应 h0 常温下自发进行 2na s 2h2o l 2naoh aq h2 g 该反应是热反应 h0 常温下自发进行 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 0 该反应在常温下自发进行 caco3 s cao s co2 g h 0 该反应在常温下自发进行 但在较高温度下自发进行 放 能 放 能 能 不能 能 2 自发反应与焓变的关系多数自发进行的化学反应是放热反应 但也有很多吸热反应能自发进行 因此 反应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 2 化学反应进行的方向与熵变的关系 1 熵的概念自发过程的体系趋向于由转变为 体系的混乱度 体系的混乱度常用熵来描述 熵的概念是表示体系的程度的物理量 其符号为s 熵值越大 体系的越大 2 影响熵大小的因素 同一条件下 不同的物质熵值 同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关 如同一种物质不同状态时熵值大小为s g s l s s 气态物质的物质的量越大 分子数越多 熵值越 有序 无序 增大 混乱或无序 混乱度 不同 大 3 熵判据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 这个原理叫做 在用来判断过程的方向时 就称为熵判据 当 s 0时 反应为反应 在一定条件下自发进行 当 s 0时 反应为反应 在一定条件下自发进行 4 反应熵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 如 2al s fe2o3 s al2o3 s 2fe s s 39 35j mol 1 k 1 上述反应为熵减少的反应 但在一定条件下 该反应也能自发进行 说明 熵判据 也具有一定的局限性 增大 大于 熵增原理 熵变 熵增 能 熵减 不能 1 从焓变 能量 角度 h0 有利于反应自发进行 3 在实际的化学反应中 若 h与 s符号相同时 对化学反应的方向的影响作用出现矛盾 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 例1下列自发反应可用焓判据来解释的是a 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol 1b nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 1c 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1d caco3 s cao s co2 g h 178 2kj mol 1 解析从焓变的角度分析 化学反应由高能状态向低能状态转化 使体系能量降低 表现为放热反应 较易进行 答案 解析 例2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 1 能自发进行 原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向c 因为焓变和熵变都与反应的自发性有关 因此焓变和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 答案 解析 解析a项 有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行 错误 c项 焓变和熵变均不能单独作为反应自发性的判据 错误 d项 使用催化剂只能降低反应的活化能 增大反应速率 不能改变反应的方向 错误 三 化学反应进行的方向与自由能变化的关系 1 用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向 1 由焓判据知反应是易自发进行的 由熵判据知熵值是自发的 很多情况下用不同的判据判定同一个反应 可能会出现相反的判断结果 2 体系的自由能变化 符号为 g 单位为kj mol 1 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 放热 增加 h t s 2 已知反应 2no g 2co g n2 g 2co2 g 在298k 101kpa的条件下 其 h 113 0kj mol 1 s 145 3j mol 1 k 1 该反应 填 能 或 不能 用于消除汽车尾气中的no 理由为 能 该反应的 h t s 69 7kj mol 1 0 说明该反应在理论上是可行的 所以能用于消除汽车尾气中的no 解析 g h t s 113 0kj mol 1 298k 145 3 10 3kj mol 1 k 1 69 7kj mol 1 0 故理论上该反应能自发进行 答案 解析 1 复合判据判断反应方向的有关规律 当 h0 则 g0 s0 反应一定不能自发进行 当 h 0 s 0或 h 0 s 0时 反应能否自发进行与温度有关 一般低温时焓变影响为主 高温时熵变影响为主 2 反应发生的条件有多种 g h t s这个判据只能用于温度 压强一定条件下的反应 不能用于其他条件 如温度 体积一定 下的反应 3 反应的自发性只能判断方向性 反应能否实现 还要看具体的反应条件 例3 2017 仪征中学高二4月月考 当化学反应的 h 0 s 0时 反应一定能自发进行 下列反应属于该情况的是a zn s 2hcl aq zncl2 aq h2 g b 2h2 g o2 g 2h2o l c caco3 s cao s co2 g d 2nh4cl s ca oh 2 s 2nh3 g cacl2 s 2h2o l 解析a项是放热反应 h 0 反应后气体体积增大 s 0 正确 b项是放热反应 h 0 反应后气体体积减小 s0 反应后气体体积增大 s 0 错误 d项是吸热反应 h 0 反应后气体体积增大 s 0 错误 答案 解析 例4回答下列问题 1 用钌的配合物作催化剂 一定条件下可直接光催化分解co2 发生反应 2co2 g 2co g o2 g 该反应的 h 填 或 下同 0 s 0 在低温下 该反应 填 能 或 不能 自发进行 解析该反应为吸热反应 化学反应后气体的化学计量数之和增加 所以 h 0 s 0 故低温下 g h t s 0 反应不能自发进行 答案 解析 不能 2 已知在100kpa 298k时石灰石分解反应caco3 s cao s co2 g 的 h 0 s 0 则 该反应常温下 填 能 或 不能 自发进行 据本题反应数据分析 温度 填 能 或 不能 成为反应方向的决定因素 解析该反应的 h 0 s 0 属于熵增加的吸热反应 故在高温下该反应能够自发进行 答案 解析 不能 能 解析常温下石灰石不分解 3 已知caso4 s co g cao s so2 g co2 g h 218kj mol 1 该反应能够自发进行的反应条件是 答案 解析 高温 解析自发反应的条件是 h t s0 故t 即t值较大 该反应应在高温下进行 4 某吸热反应能自发进行 则该反应的 s 填 或 0 解析吸热反应能自发进行 即 h 0 h t s0 故 s 0 学习小结 达标检测 1 2 3 4 5 1 知道了某过程有自发性之后 则a 可判断过程的方向b 可确定过程是否一定会发生c 可预测过程发生完成的快慢d 可判断过程的热效应 解析判断某反应是否自发 只是判断反应的方向 与反应是否会发生 反应的快慢 反应的热效应无关 答案 解析 解析反应2mg s co2 g 2mgo s c s 的 h 0 s 0 a项错误 反应nh3 g hcl g nh4cl s 的 s 0 低温下能自发进行 根据 g h t s可知 h 0 b项错误 反应sio2 s 2c s si s 2co g 的 s 0 高温下能自发进行 说明反应 h 0 c项正确 任何温度下均能自发进行的反应说明 h 0 s 0 d项错误 2 2017 盐城高二期末 下列反应中 h 0 s 0的是a 2mg s co2 g 2mgo s c s b 低温下能自发进行的反应 nh3 g hcl g nh4cl s c 高温下能自发进行的反应 sio2 s 2c s si s 2co g d 任何温度下均能自发进行的反应 2h2o2 l 2h2o l o2 g 1 2 3 4 5 答案 解析 解析有些吸热反应也可以自发进行 如 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g 故a错 熵变与反应的自发性有关 但不能独立地作为反应是否自发的判据 故b错 物质的量增加的反应 其混乱度不一定增加 即 s不一定为正值 如2h2s g o2 g 2h2o l 2s s 故c错 caco3 s 的分解产生了气体 为熵增加反应 故d正确 1 2 3 4 5 3 下列说法完全正确的是a 自发进行的反应均是放热反应b s为正值的反应均能自发进行c 物质的量增加的反应 s为正值d caco3 s 受热分解为cao s 和co2 g s 0 答案 解析 解析要防止反应发生需满足 h t s 0的条件 解不等式得t 409k 故a正确 1 2 3 4 5 4 已知在等温等压条件下 化学反应方向的判据为 h t s0反应不能自发进行设反应a d e h t s 4500 11t j mol 1 要防止反应发生 温度必须a 高于409kb 低于136kc 高于136k而低于409kd 低于409k 答案 解析 1 2 3 4 5 5 向锥形瓶中加入约20gnh4cl晶体 在一小木块上洒少量水 将锥形瓶放在木头上 再向其中加入约40gba oh 2 8h2o 如图所示 用玻璃