201x-201x版高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度 第1课时 苏教版选修4

1、第1课时化学反应方向,专题2第二单元化学反应的方向和限度,学习目标定位 1.了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,一、自发过程和自发反应,1.自发过程：在一定条件下，不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_(填字母)。 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,AB,2)自发过程具有的特点 能量角度 体系趋向于从 状态转变为 状态(

2、体系对外部做功或者 热量)。 混乱度角度 体系趋向于从 状态转变为 状态。 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、酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是 ，属于放热反应的是,高能,低能,释放,有序,无序,二、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)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。 NH

3、4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H0，该反应在常温下 自发进行。 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0，该反应在常温下 自发进行，但在较高温度下 自发进行,放,能,放,能,能,不能,能,2)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

4、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)。 气态物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越,有序,无序,增大,混乱或无序,混乱度,不同,大,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 ，即熵变(符号S) _零，这个原理叫做 。在用 来判断过程的方向时，就称为熵判据。 当S0时，反应为 反应，在一定条件下 自发进行。 当S0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

5、的唯一因素。如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S 39.35 Jmol1K1，上述反应为熵减少的反应，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,增大,大于,熵增原理,熵变,熵增,能,熵减,不能,1)从焓变(能量)角度：H0，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,例1下列自发反应可用焓判据来解释的是 A.2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) H56.7 kJmo

6、l1 B.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g) H74.9 kJmol1 C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1 D.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJmol1,解析从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低，表现为放热反应，较易进行,答案,解析,例2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)H185.57 kJmol1，能 自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向 C.因为焓变和熵变

7、都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独 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,答案,解析,解析A项，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行，错误； C项，焓变和熵变均不能单独作为反应自发性的判据，错误； D项，使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向，错误,三、化学反应进行的方向与自由能变化的关系,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 反应是易自发进行的；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)体系的自由能变化(符号为G，单位

8、为kJmol1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，G_,放热,增加,HTS,2.已知反应：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。 该反应_(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_ _,能,该反应的HTS69.7 kJmol10，说明该反应在理论上是可行的，所以能用于消除汽车尾气中的NO,解析GHTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJ mol1K1)69.7 kJmol10，故理论上该反应能自发进行,答案,解析,

9、1)复合判据判断反应方向的有关规律 当H0，则G0，S0，反应一定不能自发进行。 当H0，S0或H0，S0时，反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。 (2)反应发生的条件有多种，GHTS这个判据只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 (3)反应的自发性只能判断方向性，反应能否实现，还要看具体的反应条件,例3(2017仪征中学高二4月月考)当化学反应的H0，S0时，反应一定能自发进行。下列反应属于该情况的是 A.Zn(s)2HCl(aq)=ZnCl2(aq)H2(g) B.2H2(g)O2(g)=2H2O(l) C.C

10、aCO3(s)=CaO(s)CO2(g) D.2NH4Cl(s)Ca(OH)2(s)=2NH3(g)CaCl2(s)2H2O(l,解析A项是放热反应，H0，反应后气体体积增大，S0，正确； B项是放热反应，H0，反应后气体体积减小S0，反应后气体体积增大，S0，错误； D项是吸热反应，H0，反应后气体体积增大，S0，错误,答案,解析,例4回答下列问题： (1)用钌的配合物作催化剂，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

11、气体的化学计量数之和增加，所以H0，S0，故低温下GHTS0，反应不能自发进行,答案,解析,不能,2)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)的H0，S0，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H0，S0，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,3)已知CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g) H218 kJmol1，该反应能够自发进行的反应条件是_,答案,解析,高温

12、,解析自发反应的条件是HTS0，故T 即T值较大，该反应应在高温下进行,4)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H0，HTS0，故S0,学习小结,达标检测,1,2,3,4,5,1.知道了某过程有自发性之后，则 A.可判断过程的方向 B.可确定过程是否一定会发生 C.可预测过程发生完成的快慢 D.可判断过程的热效应,解析判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与反应是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关,答案,解析,解析反应2Mg(s)CO2(g)=2MgO(s)C(s)的H0，S0，A项错误； 反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)的S0

13、，低温下能自发进行，根据GHTS可知H0，B项错误； 反应SiO2(s)2C(s)=Si(s)2CO(g)的S0，高温下能自发进行，说明反应H0，C项正确； 任何温度下均能自发进行的反应说明H0，S0，D项错误,2.(2017盐城高二期末)下列反应中H0，S0的是 A.2Mg(s)CO2(g)=2MgO(s)C(s) B.低温下能自发进行的反应：NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s) C.高温下能自发进行的反应：SiO2(s)2C(s)=Si(s)2CO(g) D.任何温度下均能自发进行的反应：2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g,1,2,3,4,5,答案,解析,解析有些吸热反应也可以

14、自发进行，如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)，故A错； 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正确,1,2,3,4,5,3.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)：S0,答案,解析,解析要防止反应发生需满足HTS0的条件，解不等式得T409 K，故A正确,1,2,3,4,5,4.已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为 HTS0 反应不能自发进行 设反应A=DEHTS(4 50011T) Jmol1，要防止反应发生，温度必须 A.高于409 KB.低于136 K C.高于136 K而低于409 KD.低于409 K,答案,解析,1,2,3,4,5,5.向锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体，在一小木块上洒少量水，将锥形瓶放在木头上，再向其中加入约40 g Ba(OH)28H2O，如图所示。用玻