第四节 化学反应进行的方向1课时

第四节化学反应进行的方向第二章化学反应速率和化学平衡知识与技能:

1、理解焓判据、熵的概念;

2、理解焓判据和熵判据对化学反应进行方向的共同影响;

3、学会利用焓判据和熵判据分析化学反应进行的方向。

过程与方法:

1、利用已知事实,学生讨论得出焓变与熵变与化学反应进行方向的关系

情感态度与价值观:

学会从不同的角度去综合的分析问题,灵活运用理论依据进行解题。

教学重点

利用焓判据和熵判据判断反应进行的方向

教学难点

焓判据和熵判据的综合运用化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应进行的方向——化学反应速率——化学平衡——?生活中的自发过程(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；(2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈。化学反应中的自发过程(1)甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=－802.3kJ/mol(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=－824kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol

共同点——?E反

>E生,△H<0放热反应一、自发过程与自发反应1、自发过程：在一定条件下不需要外力作用就可以自动进行的自发过程。☆共同特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。2、自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。☆特征：具有方向性，即反应在某个方向在一定条件下是自发的，其逆方向的反应在该条件下肯定不自发。

1.焓判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。二、焓判据放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H<O有利于反应自发进行。(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。例如：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s)ΔH(298K)＝－444.3kJ/mol(2)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)ΔH(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。例如：CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)

ΔH(298K)＝＋178.2kJ/mol2.焓判据的应用反应能量判据不能作为决定反应能否自发进行的惟一因素。

有些过程是自发的，但有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：两种不同气体的混合可顺利自发进行，无须借助外力。（与能量无关）N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/mol自发进行的吸热反应三、熵、熵增原理、熵判据1.熵：在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵（S，单位:

J·mol-1·K-1）。2.熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理(△S>0)。体系混乱度有增加的倾向3.熵判据：用熵变(△S)来判断化学反应方向时就称为熵判据。熵值最大熵值最小【结论】同一物质的熵值：气态＞液态＞固态4.物质熵大小规律(1)同一种物质的熵值(2)熵值与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。例如：2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)

ΔS＞05.熵判据的应用(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加的反应。例如：C(石墨，s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)(2)吸热的自发过程应为熵增加的过程如冰的融化、硝酸铵溶于水等。(3)无热效应的自发过程是熵增加的过程如两种理想气体的混合等。(4)放热的自发过程可能是熵减小的过程。如铁生锈、氢气燃烧、铝热反应等；也可能是熵无明显变化或增加的过程。如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等……事实证明，熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不能作为唯一判据。五、复合判据吉布斯自由能变G=H-TS(Ｇ<0反应可以自发进行)HSG反应在该状况下能否自发进行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０低温时＞０,高温时＜０＜０＞０低温时＜０,高温时＞０自发进行不自发进行低温不自发,高温自发低温自发,高温不自发1.过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。注意2.在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果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：石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。小结化学反应进行方向的判据1.焓判据：2.熵判据：3.复合判据：能量降低的方向,就是反应容易进行的方向(H<0)熵增的方向,就是反应容易进行的方向(S>0)吉布斯自由能减小的方向，就是反应容易进行的方向(G<0)1.下列说法正确的是(

)A.放热反应不一定是自发进行的反应B.吸热反应一定是非自发进行的C.自发进行的反应一定容易发生D.反应速率快的一定是自发进行的2.下列说法中正确的是(

)A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的B．自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C．自发反应在恰当条件下才能实现D．自发反应在任何条件下都能实现课堂训练AC3.下列对熵的理解不正确的是(

)A．同种物

质气态时熵值最大，固态时熵值最小B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应4.下列关于判断过程的方向的说法正确的是(

)A．所有自发进行的化学反应都是放热反应B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同CC5.某反应：A=B+C在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是(

)

A．ΔH＜0、ΔS＜0B．ΔH＞0、ΔS＜0C．ΔH＜0、ΔS＞0D．ΔH＞0、ΔS＞06.对于化学反应方向的确定，下列说法中正确的是(

)A．温度、压力一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行B．温度、压力一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向C．反应焓变是决定反应能否进行的惟一因素D．固体的溶解过程与熵变无关DB7.闪电时空气中的N2和O2发生反应：N2(g)＋O2(g)＝

2NO(g)ΔH＝＋180.50kJ/mol，ΔS＝247.7J/(mol·K)，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是(

)A．在1000℃时，此反应能自发进行B．