江苏省邳州市第二中学高中化学 专题二 第二单元课时1化学反应的方向课件 苏教版选修3 .ppt

课时1化学反应的方向 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 探究整合应用 课时1 课前自主学案 一 化学反应的方向1 化学反应具有 性 许多化学反应的正反应能自发进行 而其逆反应 2 自发反应 在一定条件下 的反应 方向 无法自发进行 无需外界帮助就能自动进行 二 判断化学反应方向的依据1 能量判据反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一 自然界中的自发过程 都有由 状态向 状态转化的倾向 绝大多数放热反应都能 且反应放出的热量 体系能量 反应 能量较高 能量较低 自发进行 越多 降低得也越多 越完全 2 熵判据 1 熵 衡量一个体系 的物理量 符号为 体系中微粒之间 的程度越大 体系的熵越大 2 熵变 反应前后体系 的变化 符号为 若发生变化后体系的混乱度增大 该过程的 s 0 反之 s 0 同种物质 三态熵值大小顺序为 混乱度 s 无规则排列 熵 s s g s l s s 3 熵变与化学反应自发性的关系化学反应的 s越 越有利于反应自发进行 3 复合判据体系能量 和混乱度 都有促使反应自发进行的倾向 判断反应的自发性必须综合考虑反应的 和 在恒温 恒压时 1 则反应一定能自发进行 大 降低 增大 焓变 熵变 h0 2 则反应一定不能自发进行 3 反应可能自发进行 也可能不自发进行 与反应的 有关 h 0 s 0 h0 s 0 温度 1 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 但在高温下可以发生 2 有人认为 放热反应可以自发进行 而吸热反应则不能 你同意这种观点吗 举例说明 提示 不同意 多数能自发进行的化学反应是放热反应 但也有不少吸热反应也能自发进行 例如 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 37 3kj mol 3 是否 s 0的过程一定能自发进行 s0 只能说明该过程有自发进行的倾向 而这个过程是否一定会发生则不能确定 s 0的过程也能自发进行 如 10 的液态水会自动结冰成为固态 1 下列过程是非自发的是 a 水由高处向低处流b 天然气的燃烧c 铁在潮湿空气中生锈d 室温下水结成冰解析 选d 自然界中水由高处向低处流 天然气的燃烧 铁在潮湿空气中的生锈 室温下冰的融化 都是自发过程 其逆向都是非自发的 2 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 mold 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 3 2011年潮州高二检测 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 对于同一物质 气态时熵值最大 液态次之 固态时熵值最小 课堂互动讲练 1 焓判据 化学反应能否自发进行与吸热 放热的关系 1 多数能自发进行的化学反应都是放热反应 例如 在常温常压下 氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的 反应放热 4fe oh 2 s o2 g 2h2o l 4fe oh 3 s h 298k 444 3kj mol 1 2 有不少吸热反应也能自发进行 如 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 298k 37 30kj mol 3 有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 如在室温下和较高温度下均为吸热过程的caco3的分解反应 caco3 s cao s co2 g h 176 5kj mol所以焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素 特别提醒 自发进行的反应不一定都是由高能状态到低能状态的过程 如nh4no3溶于水是吸热过程 由低能状态到高能状态 因此焓判据只是判断反应方向的一个依据 2 熵判据 熵变与反应方向的关系化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化 因此存在着熵变 反应的熵变 s为生成物总熵与反应物总熵之差 对于确定的化学反应 在一定条件下具有确定的熵变 1 许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行 例如 2h2o2 aq 2h2o l o2 g s 467 4j mol 1 k 1nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l s 184 05j mol 1 k 1 2 有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行 但在较高温度下可以自发进行 例如 caco3 s cao s co2 g s 169 6j mol 1 k 1c 石墨 s h2o g co g h2 g s 133 8j mol 1 k 1 3 铝热反应是熵减小的反应 它在一定条件下也可以自发进行 2al s fe2o3 s al2o3 s 2fe s s 39 35j mol 1 k 1事实证明熵变是与反应能否自发进行有关的另一个因素 2011年内蒙古赤峰高二调研 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 正确解答本题 首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响 然后利用自由能变化 复合判据 进行综合分析判断 同时要注意催化剂在化学反应中的作用 a项错误 有些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 答案 b 规律方法 焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素 但又都不能独立地作为反应自发性的判据 要判断反应进行的方向 必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响 变式训练1能用能量判据判断下列过程的方向的是 a 水总是自发地由高处往低处流b 放热反应容易自发进行 吸热反应不能自发进行c 有序排列的火柴散落时成为无序排列d 多次洗牌以后 扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大 解析 选a a项 水总是自发地由高处向低处流 有趋向于最低能量状态的倾向 a对 吸热反应也可自发进行 例如 25 1 01 105pa时 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol等不难看出 上述两个反应都是吸热反应 又都是熵增大的反应 显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的 b错 有序排列的火柴散落时成为无序排列 扑克牌洗牌后的无序排列有趋向于最大混乱度的倾向 都可用熵判据判断自发过程 由焓判据知放热反应是易进行的 由熵判据知熵值增加是自发的 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 因此 必须综合焓判据和熵判据来判定某一反应的过程 1 复合判据 自由能判据 在温度 压强一定的条件下 自发反应总是向 g h t s 0的方向进行 直到达平衡状态 2 复合判据与反应能否自发进行的关系 g h t s0反应不能自发进行3 应用 2011年福建厦门高二竞赛选拔考试 灰锡结构松散 不能用于制造器皿 而白锡结构坚固 可以制造器皿 现把白锡制成的器皿放在0 100kpa的室内存放 它会不会变成灰锡而不能再继续使用 已知在0 100kpa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为 h 2180 9j mol 1 s 6 61j mol 1 k 1 a 会变b 不会变c 不能确定d 升高温度才会变 思路点拨 解析 在等温 等压条件下 自发反应总是向着 h t s 0的方向进行 直至达到平衡状态 因此 在0 100kpa条件下 白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应 白锡 灰锡的 h t s值的问题 h t s 2180 9j mol 1 273k 6 61j mol 1 k 1 376 37j mol 1 0 因此在该条件下白锡会变为灰锡 答案 a 规律方法 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 互动探究试从化学反应进行的方向分析这个变化的原因 提示 由题目信息 灰锡结构松散 白锡结构坚固 可知 灰锡晶体中的原子会重新排列 体积增大 也就是锡原子的活动范围增大 熵增大 也就是说白锡变成灰锡的过程是熵增的过程 根据熵判据可知 此过程是自发的 变式训练2电子工业中清洗硅片上的sio2 s 的反应是sio2 s 4hf g sif4 g 2h2o g h 298 15k 94 0kj mol s 298 15k 75 8j mol k 设 h和 s不随温度变化而变化 试求此反应自发进行的温度条件 答案 t 1240k 探究整合应用 自由能的变化对反应方向的影响体系自由能变化 g单位 kj mol 综合考虑了焓变和熵变对体系的影响 g h t s 1 g h t s0反应不能自发进行 已知在100kpa 298 15k时石灰石分解反应 caco3 s cao s co2 g h 178 3kj mol s 160 4j mol k 则 1 该反应 填 能 或 否 自发进行 2 据本题反应数据分析 温度