高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向导学案2 鲁科版选修4（通用）

第二章第1节 化学反应的方问【学习目标】1.了解焓变、熵变与反应方向的关系。2.能通过H-TS及给定的S数据定量判断反应的方向。3.通过分析焓变和熵变与反应的方向关系,进一步了解影响反应方向的因素以及各因素间的相互关联。【学习过程】一、一个化学反应在给定条件(通常指温度、压强)下能否自发进行,以及在什么条件下有可能按预期的方向发生,仅仅用实验方法来摸索,可能要付出极大的代价,甚至徒劳无功,为此,有必要寻求一种客观的判据,用它来判断一个化学反应能否自发进行。二、反应焓变与反应方向反应焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素。多数能自发进行的化学反应是放热反应。但是,有不少吸热反应也能自发进行,还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。因此,反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。三、反应熵变与反应方向对于一个由大量粒子组成的体系,人们定义一个物理量熵来描述体系的乱度,符号为S。熵值越大,体系混乱度越大;在同一条件下,不同物质的熵不同;而同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关,如对同一物质来说, S(g)S(l)S(s)。反应熵变S=应产物总熵-反应物总熵。熵增加有利于反应的自发进行,有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。四、焓变与熵变对反应方向的共同影响在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与反应焓变有关,又与反应熵变有关,反应方向的判据为H-TS。H-TS0,反应不能自发进行。H-TS这个判据指的是在温度、压强一定的条件下反应自动发生的趋势,即反应发生的可能性,它并不能说明在该条件下可能自发进行的反应能否实际发生,因为反应能否实际发生还涉及应速率问题。【交流研讨】1.液态乙醇的汽化和乙醇蒸气的液化,哪个过程属于熵增加的过程?液态水凝结成冰和冰融化成水,哪个过程属于熵减小的过程?2.已知某自发反应的H和S,请推导该反应自发进行的温度。3.自发反应是否一定能够实现显著的反应?为什么?【重难点探讨】探究1:反应焓变与反应方向根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向并回答问题化学反应HS能否自发进行CaCO3(s)CaO(s)+CO2 (g)002Mg(s)+O2(g)2MgO(s) 0 02Na(s)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g) 0 02CO(g)2C(s)+O2(g)001.对于同一种物质,三种状态转变时熵值的大小顺序如何?2.熵变(S)大于0的化学反应一定能自发进行吗?3.放热反应一定能自发进行吗?四、焓变与熵变对反应方向的共同影响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),常温下,该反应的H=-94.0 kJmol-1,S=-75.8 Jmol-1K-1。假设H和S不随温度的变化而变化,试计算该反应自发进行的最高温度。五、思考探究合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.2 kJmol1S198.2 Jmol1K1。问题思考：(1)请你根据正反应的焓变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？【提示】能。正反应为放热反应，由高能态到低能态，可自发进行。(2)请你根据正反应的熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？【提示】不能。正反应为气体体积减小的反应，S0，混乱度减小，不能自发进行。(3)请你根据反应的复合判据分析298 K下合成氨反应能否自发进行？【提示】能。GHTS92.2 kJmol1298 K(198.2)103 kJmol1K133.136 4 kJmol10，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。(4)能自发进行的反应就一定能够实际发生吗？为什么？【提示】不一定。因为HTS这个判据指在温度、压强一定的条件下，反应发生的可能性，并不能说明反应在该条件下一定能实际发生，还涉及化学反应条件的问题。 六、检测题1以下自发过程可用焓判据来解释的是()A硝酸铵固体自发地溶于水B2HI(g) H2(g)I2(g)H9.3 kJmol1C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1D2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol12向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体Ba(OH)28H2O和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在木板上滴少量水，一会儿，就会发现瓶内固态物质变成液体，瓶壁变冷，小木板上因有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。这时自发地发生了反应：Ba(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)=BaCl2(s)2NH3(g)10H2O(l)。下列结论中正确的是()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 3实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是() A所有的放热反应都是自发进行的B所有的自发反应都是放热的C焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据4下面是生活中的几个自发过程，你认为其中能用熵判据解释的是 ()A自然界中水由高处往低处流B0 时水变为冰C墨水滴到水中会扩散到整个水体D铁器暴露在潮湿空气中会生锈并放出热量5下列反应中，熵值显著增加的反应是()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(l)BCaCO3(s)2HCl(aq)=CaCl2(aq)CO2(g)H2O(l)C2Cu(s)O2(g)=2CuO(s)DNH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)6碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的是 () A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B碳酸铵分解是因为外界给予了能量C碳酸铵分解是吸热反应，此反应不能自发进行，必须借助外力才能进行D碳酸盐都不稳定，都能自发分解.参考答案1. 【解析】放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，这一经验规律就是焓判据。因为A、B、C三个自发反应均为吸热反应，故不能用焓判据解释。【答案】D2. 【解析】由题意可知该反应为自发进行的吸热反应。【答案】C3. 【解析】多数能自发进行的反应是放热反应，并不是所有，A错误；自发进行的反应不都是放热反应，B错误；焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素，但不是唯一因素，C正确，D错误。【答案】C4. 【解析】水由高处往低处流是势能减小