鲁科版选修4 第二单元第一节 化学反应的方向 课件（36张）.pptx

第一节化学反应的方向 第二单元化学反应的方向 限度与速率 学习目标定位 1 了解熵和熵变的概念 2 理解焓变与反应方向 熵变与反应方向的关系 3 能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 一 反应焓变 熵变与反应方向 1 反应焓变与反应方向 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 放 能 放 能 能 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 2 反应焓变与反应方向的关系 能自发进行的化学反应多数是反应 h0 有些反应在室温下能自发进行 反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素 但不是因素 不能 能 放热 唯一 吸热 2 反应熵变与反应方向的关系 1 熵的概念熵是用来描述物理量 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 体系混乱度大小的 混乱度 不同 3 反应熵变 概念 和之差称为反应熵变 符号为 s 正负判断依据a 气体体积增大的反应 熵变通常都是 是熵的反应 b 气体体积减小的反应 熵变通常都是 是熵的反应 4 反应熵变与反应方向 熵有利于反应的自发进行 某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行 熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素 但不是因素 反应产物总熵 反应物总熵 正值 增加 负值 减小 增加 唯一 化学反应方向与焓变 熵变的关系 1 从焓变 能量 角度 h0 有利于反应自发进行 2 从熵变角度 s0 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 解析焓判据是指 h0 按焓判据反应不能自发进行 而题给条件是能自发进行 所以不能用 焓判据 解释该反应为自发反应 例1已知下列过程都能自发进行 其中不能用 焓判据 解释的是a 2na s cl2 g 2nacl s h0d 2mg s o2 g 2mgo s h 0 答案 解析 规律总结 一般常温下自发进行的放热反应 焓变对反应方向起决定性作用 例2碳铵 nh4hco3 在室温下就能自发地分解产生氨气 下列有关说法中正确的是a 碳铵分解是因为生成了易挥发的气体 使体系的熵增大b 碳铵分解是因为外界给予了能量c 碳铵分解是吸热反应 根据焓判据 不能自发分解d 碳酸盐都不稳定 都能自发分解 解析放热反应常常是容易进行的过程 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 也可能不变 过程的自发性只能用于判断过程的方向 是否能实现还要看具体的条件 答案 解析 规律总结 一般常温下自发进行的吸热反应 熵变对反应方向起决定性作用 二 焓变与熵变对反应方向的共同影响 1 用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向 1 由焓判据知热反应是易进行的 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 在温度 压强一定的条件下 自发反应总是向 h t s0的方向进行 直至达到平衡状态 h t s0反应能自发进行 h t s0反应达到平衡状态 h t s0反应不能自发进行 放 增加 3 温度与反应方向的关系图为 任意 高 任意 低 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 解析 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 能 该反应的 h t s 69 7kj mol 1 0 说明该反应在理论上可自发进行 1 放热和熵增加都对 h t s 0有所贡献 因此放热的熵增加反应一定能自发进行 吸热的熵减小反应一定不能自发进行 2 当反应的焓变和熵变的影响相反 且二者大小相差悬殊时 某一因素可能占主导地位 3 如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时 温度可能对反应的方向起决定性作用 特别提醒 1 反应发生的条件有多种 h t s这个判据只能用于温度 压强一定下的反应 不能用于其他条件 如温度 体积一定 下的反应 2 反应的自发性只能用于判断反应的方向 不能确定反应是否实际发生及反应的速率大小 例3下列反应中 一定不能自发进行的是a 2kclo3 s 2kcl s 3o2 g h 78 03kj mol 1 s 1110j mol 1 k 1b co g c s 石墨 o2 g h 110 5kj mol 1 s 89 36j mol 1 k 1c 4fe oh 2 s 2h2o l o2 g 4fe oh 3 s h 444 3kj mol 1 s 280 1j mol 1 k 1d nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 37 301kj mol 1 s 184 05j mol 1 k 1 答案 解析 解析a项为放热的熵增加反应 在任何温度下都有 h t s0 故该反应一定不能自发进行 c项为放热的熵减小反应 在低温时可能有 h t s 0 因此该反应在低温下能自发进行 d项为吸热的熵增加反应 在高温时可能有 h t s 0 因此该反应在高温下能自发进行 易错警示 1 在利用 h t s作为判据判断反应方向时 给出 h的单位通常为kj mol 1 s的单位通常是j mol 1 k 1 进行计算时应将二者的单位统一 2 利用 h s的符号和 h t s进行推理 可以避开计算 例4回答下列问题 1 用钌的配合物作为催化剂 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 h t s 0 反应不能自发进行 答案 解析 不能 2 超音速飞机在平流层飞行时 尾气中的no会破坏臭氧层 科学家正在研究利用催化技术将尾气中的no和co转变成co2和n2 化学方程式为2no g 2co g 2co2 g n2 g 该反应在常温下能够自发进行 则反应的 h 填 或 0 解析因为 s 0 且 h t s 0 故 h 0 答案 解析 3 已知在100kpa 298 15k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 4 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 解析自发反应的条件是 h t s0 故t 即t值较大 该反应应在高温下自发进行 答案 解析 高温 5 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 6 nh3 g hcl g nh4cl s 常温下可自发进行 则影响反应方向的主要因素是 焓变 方法总结 1 根据常见的放热反应或吸热反应推知 h符号 2 根据反应前后物质状态的变化及系数的变化推知 s的符号 3 利用反应方向的复合判据 h t s 0时 自发进行 作出判断 达标检测 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项错误 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项正确 1 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 1 2 3 4 5 6 解析由复合判据 h t s综合考虑反应能否自发进行 当 h 0 s 0时 不能判断 h t s的正负 与t有关 当 h 0 s0 非自发反应 当 h0时 h t s 0 一定是自发反应 当 h 0 s 0时 不能判断 h t s的正负 与t有关 2 下列关于化学反应的自发性叙述正确的是a 焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的b 焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的c 焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的d 熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的 答案 解析 1 2 3 4 5 6 3 下列反应在任何温度下均能自发进行的是a 2n2 g o2 g 2n2o g h 163kj mol 1b ag s cl2 g agcl s h 127kj mol 1c hgo s hg l o2 g h 91kj mol 1d h2o2 l o2 g h2o l h 98kj mol 1 解析 h t s0符合题意的要求 故选d 答案 解析 1 2 3 4 5 6 解析本反应的 h 0 s 0 故在一定温度下有的吸热反应可自发进行 4 向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体 ba oh 2 8h2o 和氯化铵晶体 塞紧瓶塞 在木板上滴少量水 如图所示 一会儿 就会发现瓶内固态物质变成液体 瓶壁变冷 小木板上因少量水冻结而被烧瓶粘住 这时打开瓶塞 出来的气体有氨味 这是自发地发生了反应 ba oh 2 8h2o s 2nh4cl s bacl2 s 2nh3 g 10h2o l 下列结论中正确的是 答案 解析 1 2 3 4 5 6 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 5 某反应2ab 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 h 0 s0d h 0 s 0 解析该反应是一个气体物质的量增大的反应 即 s 0 故其逆反应 s0 答案 解析 1 2 3 4 5 6 6 回答下列问题 1 汽车燃油不完全燃烧时产生co 有人设想按下列反应除去co 2co g 2c s o2 g 已知该反应的 h 0 简述该设想能否实现的依据 解析该反应 h 0 s0 故不能实现该反应 答案 解析 1 2 3 4 5 6 该反应是 h 0 s 0的反应 任何温度下均不能自发进行 2 下列反应中 在高温下不能自发进行的是 填字母 a co g c s o2 g b 2n2o5 g 4no2 g o2 g c nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g d mgco3 s mgo s co2 g 解析a b c d的 h 0 b c d反应的 s 0 h t s0 所以在高温时该反应不能自发进行 答案 解析 1 2 3 4 5 a 6 3 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 答案 1 2 3 4 5 该反应是熵增反应 且常温下熵变 s对反应的方向