化学反应进行的方向---导学案

化学反应原理辅导学案 2 4 1 第 4 节 化学反应的方向导学案 学习目标定位 知道自发过程和自发反应的主要特点 知道焓判据 熵判据的含义 会用焓变和熵变判断 反应进行的方向 1 根据是否有外力作用 过程可分为自发过程和非自发过程 自发过程是在一定条件下 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 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 2 自发过程具有的特点 体系趋向于从 状态转变为 状态 体系对外部做功或者 热量 在密闭条件下 体系有从 自发转变为 的倾向 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 应 其中属于能自发进行的化学反应 简称自发反应 的是 属于放热反是 3 自发过程和自发反应 自发过程自发反应 含义 在温度和压强一定的条件下 就能自发进行的过程 在给定的一组条件下 可以 进行 到显著程度的化学反应 特征 具有 即反应的某个方向在一 定条件下 是自发的 而其逆方向在该条件下是肯 定 的 举例高山流水 自由落体运动钢铁生锈 应用 1 可被用来完成有用功 如 H2燃烧可 设计成原电池 2 非自发过程要想发生 必须对它做功 如通电将水分解为 H2和 O2 探究点一 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 根据下图 回答有关问题 图 1 表示的反应 能量 为 热反应 体系能量由 到 趋向 该过程一般 自发进行 图 2 表示的反应 能量 为 热反应 体系能量由 到 化学反应原理辅导学案 2 4 2 趋向 根据自发过程的特点 该反应一般 自发进行 2 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 H 0 常温下 自发进行 2Na s 2H2O l 2NaOH aq H2 g 该反应是 热反应 H 0 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 3 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 如对同一种物质不同状态时熵值大小为 S g S l S s 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 这个原理叫做 在用 来判断反应进行的方向时 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 35 J mol 1 K 1 该反应为熵减小 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 归纳总结 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 反应呈现最大混乱度的倾向 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 化学反应原理辅导学案 2 4 3 活学活用 1 下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是 A 化学反应的焓变与其反应的方向无关 B 化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C 反应焓变为正值时不利于反应自发进行 D 焓变为负值的反应都能自发进行 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 由此可知 下列说法中正确的是 A 该反应是熵增大的反应 B 该反应不能自发进行 因此需要合适的催化剂 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 该反应常温下能自发进行 因为正反应是吸热反应 探究点二 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 由焓判据知放热反应是易进行的 由熵判据知熵值增加有利于反应的自发进行 很多情 况下用不同的判据判定同一个反应时 可能会出现相反的判断结果 2 复合判据是 H T S 即综合考虑焓变和熵变对体系的影响 判断反应进行的方向 3 在温度 压强一定的条件下 自发反应总是向 H T S 0 的方向进行 直至达到平衡 状态 H T S0 反应不能自发进行 2 判断下列反应在常温常压下能自发进行的是 1 2KClO3 s 2KCl s 3O2 g H 78 03 kJ mol 1 S 494 4 J mol 1 K 1 2 CO g C s 石墨 O2 g 1 2 H 110 5 kJ mol 1 S 89 36 J mol 1 K 1 3 4Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s H 444 3 kJ mol 1 S 280 1 J mol 1 K 1 4 CaCO3 s CaO s CO2 g H 178 2 kJ mol 1 S 169 6 J mol 1 K 1 归纳总结 1 复合判据判断反应方向的有关规律 1 若 H0 则反应一定能自发进行 2 若 H 0 S0 S 0 或 H 0 S0 B 纯碳和氧气反应生成 CO g S 0 C 水蒸气变成液态水 S 0 D CaCO3 s 加热分解为 CaO s 和 CO2 g S 0 8 冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是 A H 0 S 0 B H0 C H 0 S 0 D H 0 S 0 9 298 K 和 1 00 105 Pa 时 反应 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7 kJ mol 1自发 进行的原因是 A 是吸热反应 B 是放热反应 C 是熵减小的反应 D 熵增大效应大于能量效应 三 复合判据的应用 10 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 11 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 4 500 11T J mol 1 要防止反应发生 温度必须 A 高于 409 K B 低于 136 K C 高于 136 K 而低于 409 K D 低于 409 K 12 已知反应 2CO g 2C s O2 g 的 H 为正值 S 为负值 设 H 和 S 不随温度而 变 下列说法中正确的是 A 低温下能自发进行 B 高温下能自发进行 C 低温下不能自发进行 高温下能自发进行 D 任何温度下都不能自发进行 化学反应原理辅导学案 2 4 7 能力提升 13 在一定条件下 对于反应 mA g nB g cC g dD g C 物质的浓度 C 与温度 压强的关系如图所示 下列判断正确的是 A H0 B H 0 S0 S 0 D H 0 SH2SeO4 H2TeO4 氧 硫 硒与氢气化合越来越难 碲与氢气不能直接化合 由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图所示 请回答下列问题 1 H2与 S 化合的反应 热量 填 放出 或 吸收 2 已知 H2Te 分解反应的 S 0 请解释为什么 Te 和 H2不能直接化合 3 上述资料信息中能够说明硫元素的非金属性强于硒元素的是 填序号 拓展探究 化学反应原理辅导学案 2 4 8 17 工业上用赤铁矿生产铁 可以选择的还原剂有 C 和 H2 根据所学知识判断 哪一种还 原剂可使反应自发进行的温度较低 已知 Fe2O3 s C s 2Fe s CO2 g 3 2 3 2 H 233 8 kJ mol 1 S 0 279 kJ mol 1 K 1