高中化学选修4鲁科版第2章-第1节《化学反应的方向》

第二章化学反应的方向、限度与速率第一节化学反应的方向,知识点一反应焓和反应方向,栏目链接,1反应焓及焓变。(1)焓：是描述物质具有能量的一个物理量。符号：H，单位：kJmol1。(2)焓变：体系状态改变时，反应产物的总焓与反应物的总焓之差，与变化的途径无关，只与初态和终态有关。HH2H1，单位：kJmol1。(3)吸热反应：化学反应吸收热量，H为正值，表示体系从环境吸收热量，即H反应物H生成物。,栏目链接,放热反应：化学反应放出热量，H为负值，表示体系放热给环境，即H反应物H生成物。,2自发过程和自发反应。(1)自发过程：在一定条件下不借助外部力量就能自动进行的过程。如生活中的自发过程：自然界中的水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；物理学中研究的电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；日常生活中，气温一升高，冰雪自动融化。,栏目链接,(2)自发反应：在一定条件(如温度、压强)下，一个反应可以自发进行到一定程度，称为自发反应。常见的自发反应见下表：,栏目链接,3.规律总结。(1)大量化学实验事实证明：多数能自发进行的化学反应是放热的，例如表中的几个放热反应。(2)不少吸热反应也能自发进行，例如表中前两个吸热反应。(3)还有一些吸热反应在室温下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行，像表中最后一个吸热反应(碳酸钙分解)。,栏目链接,(4)体系总是趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系往往会对外做功或释放热量)。这一经验规律就是能量判断依据，即焓变与一个反应能否自发进行是有关的因素。,4结论。反应放热有利于反应自发进行，反应吸热也有可能自发进行，说明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。,栏目链接,例1下列过程属非自发的是()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：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，其逆过程都是非自发的。答案：D,栏目链接,变式训练1下列说法正确的是(D)A不借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从低能状态转变为高能状态B自发是指反应有向某方向进行的倾向，且反应一定发生C放热反应均是自发进行的反应D生活中常见的钢铁腐蚀、食物腐烂、水往低处流等都属于自发过程,栏目链接,解析：自发进行的过程，体系的能量降低，故A项错误；能自发进行的反应不一定能发生，故B项错误；放热反应也不一定能自发进行，还与熵变有关，故C项错误；钢铁腐蚀、食物腐烂、水往低处流都不需要借助外力就能进行，属于自发过程，故D项正确。,知识点二焓变与熵变反应方向的共同影响,栏目链接,1焓和熵均为热力学函数。焓和熵的变化只决定于体系的始态和终态，与变化的途径无关。且H与S共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。2化学反应方向的判据。在温度和压力一定的条件下，自发反应总是向HTS0的方向进行，直至达到平衡状态，这就是化学反应的综合判据。,栏目链接,因为放热反应的焓变小于零，熵增加的反应的熵变大于零，都对HTS0作出贡献，因此放热和熵增加有利于反应的自发进行，其规律为：(1)放热的熵增加反应一定能自发进行；(2)吸热的熵减小反应一定不能自发进行；,栏目链接,(3)当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位；(4)此外，如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。总之，在判断反应的方向时，应该同时考虑焓变与熵变这两个因素，用HTS作为判据。,栏目链接,温馨提示反应自发性的判据只是指出了反应自发进行的可能性，但不能确定化学反应是否一定会发生，因为反应能否实际发生还涉及反应速率的问题。如：用于汽车尾气净化的一个反应：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298K，101kPa下，该反应的H113.0kJmol1，S145.3Jmol1K1，则HTS69.70kJmol10，因此该反应在室温下能自发进行；但该反应在室温下的反应速率极慢，几乎不能进行。,栏目链接,在讨论反应进行的方向时，我们得出的结论是在一定条件下，不能随意应用于其他场合。在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压是可以变成金刚石的。,栏目链接,例2碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是()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，根据能量判据不能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分解,解析：(NH4)2CO3自发分解，是因为体系中气态氨气的生成而使熵增大。解决此题的依据是：熵增加原理是解释部分自发过程的判据。答案：A,栏目链接,变式训练2对于化学反应的方向的确定，不仅仅与焓变(H)有关，也与温度(T)、熵变(S)有关。实验证明，化学反应的方向由HTS确定，若HTS0，则反应能自发进行，否则不能自发进行。下列说法正确的是(A)A在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向B温度、压强一定时，吸热的熵增加反应一定能自发进行C反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素D固体溶解过程与焓变有关,栏目链接,解析：温度、压强一定时，HTS0，则反应自发进行，因此化学反应方向是反应焓变和熵变共同影响的结果。故A选项正确，C选项错误；吸热反应的焓变大于零，熵增加的反应熵变大于零，因此吸热的熵增加反应不一定能自发进行，B选项错误；固体溶解的过程，体系混乱度增大，它是熵增加的过程，D选项错误。,知识点三温度与反应方向的关系,栏目链接,1焓与熵都是物质的状态函数，在一定温度范围内，温度变化对反应物与反应产物的焓、熵的影响程度几乎相等，所以对H、S的影响不大。当温度变化范围不大时，可以假定它们为常数。2从化学反应方向的判据表达式HTS看，温度T出现在熵变S的系数上，所以也会对化学反应的方向有影响。温度与反应方向的关系如下图所示：,栏目链接,已知298K下反应HCl(g)NH3(g)=NH4Cl(s)H176.4kJmol1，S284.3Jmol1K1。试判断该反应的自发性。,栏目链接,解析：根据焓变和熵变作用相反；二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位。此题中焓变对反应方向起决定性作用。由化学反应方向的判据计算如下：HTS176.4kJmol1298K(284.3103kJmol1K1)91.7kJmol10。答案：该反应在298K下为自发反应。思路点拨：焓变和熵变是一定温度下化学反应能否自发进行