高中化學(xué) 2.4 化學(xué)反應(yīng)進行的方向課件 新人教版選修4-新人教版高二選修4化學(xué)課件

1、第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進行的方向 一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)自發(fā)過程自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)含義含義在一定條件下在一定條件下, ,_就就能自發(fā)進行的過程能自發(fā)進行的過程在給定的條件下在給定的條件下, ,可可以以_進行到顯著進行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)程度的化學(xué)反應(yīng)特征特征具有具有_,_,即過程的某個方向在一定條件即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進行下自發(fā)進行, ,而該過程逆方向在該條件下肯而該過程逆方向在該條件下肯定定_不需借助外力不需借助外力自發(fā)自發(fā)方向性方向性不能自發(fā)進行不能自發(fā)進行自發(fā)過程自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)舉例舉例高山流水高山流水, ,自由落體自由落體, ,冰雪融化冰雪融化鋼

2、鐵生銹鋼鐵生銹應(yīng)用應(yīng)用(1)(1)可被用來完成有用功。如可被用來完成有用功。如H H2 2燃燒可設(shè)計成燃燒可設(shè)計成原電池原電池(2)(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生非自發(fā)過程要想發(fā)生, ,必須對它做功。如通必須對它做功。如通電將水分解為電將水分解為H H2 2和和O O2 2二、化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(jù)二、化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(jù)1.1.焓判據(jù)焓判據(jù): :(1)(1)含義。含義。(2)(2)應(yīng)用。應(yīng)用。由焓判據(jù)可知由焓判據(jù)可知:_:_反應(yīng)具有自發(fā)進行的傾向。反應(yīng)具有自發(fā)進行的傾向。(3)(3)局限性。局限性。例如例如,2N,2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2

3、(g)(g)H0,0,即有些即有些_反應(yīng)也可自發(fā)進行。反應(yīng)也可自發(fā)進行。放熱放熱吸熱吸熱2.2.熵判據(jù)熵判據(jù): :(1)(1)熵。熵。含義含義: :熵是量度體系熵是量度體系_(_(或有序或有序) )程度的物理量。程度的物理量。符號及單位符號及單位: :符號符號: :_, ,單位單位:_:_?；靵y混亂S SJmolJmol-1-1KK-1-1規(guī)律規(guī)律: :(2)(2)熵判據(jù)。熵判據(jù)。含義。含義。應(yīng)用。應(yīng)用。由熵判據(jù)可知由熵判據(jù)可知:_:_的反應(yīng)具有自發(fā)進行的傾向。的反應(yīng)具有自發(fā)進行的傾向。局限性。局限性。例如例如,-10 ,-10 的液態(tài)水會自動結(jié)冰成固態(tài)的液態(tài)水會自動結(jié)冰成固態(tài), ,即有些即有

4、些_的反應(yīng)也可自發(fā)進行。的反應(yīng)也可自發(fā)進行。熵增熵增熵減熵減3.3.復(fù)合判據(jù)復(fù)合判據(jù): :綜合考慮綜合考慮_和和_的復(fù)合判據(jù)的復(fù)合判據(jù), ,更適合所有的更適合所有的反應(yīng)反應(yīng), ,只根據(jù)一個方面判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向是不全只根據(jù)一個方面判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向是不全面的。面的。焓判據(jù)焓判據(jù)熵判據(jù)熵判據(jù) 【自主檢測自主檢測】1.1.下列過程是非自發(fā)的是下列過程是非自發(fā)的是( () ) A.A.水由高處向低處流水由高處向低處流B.B.天然氣的燃燒天然氣的燃燒C.C.整齊火柴的散落整齊火柴的散落 D.D.室溫下水結(jié)成冰室溫下水結(jié)成冰【解析解析】選選D D。自然界中水由高處向低處流。自然界中水由高處向低處

5、流, ,天然氣的天然氣的燃燒燃燒, ,火柴的散落火柴的散落, ,室溫下冰的融化室溫下冰的融化, ,都是自發(fā)過程都是自發(fā)過程, ,其其逆向都是非自發(fā)的。逆向都是非自發(fā)的。2.2.水的三態(tài)的熵值的大小關(guān)系正確的是水的三態(tài)的熵值的大小關(guān)系正確的是( () )A.A.S S(s)(s)S S(l)(l)S S(g)(g)B.B.S S(l)(l)S S(s)(s)S S(g)(g)C.C.S S(g)(g)S S(l)(l)S S(s)(s)D.D.S S(g)(g)S S(s)(s)S S(l)(l)【解析解析】選選C C。熵是量度體系混亂。熵是量度體系混亂( (或有序或有序) )程度的物理程度的物

6、理量。同一物質(zhì)量。同一物質(zhì), ,S S(g)(g)S S(l)(l)S S(s)(s)。3.3.水結(jié)冰的過程的焓變和熵變正確的是水結(jié)冰的過程的焓變和熵變正確的是( () )A.A.H H0,0,S S00B.B.H H0,00C.C.H H0,0,S S00D.D.H H0,0,S S00【解析解析】選選D D。H H2 2O(l)HO(l)H2 2O(s)O(s)為為S S00的放熱的放熱(H H0)0)過程。過程。4.4.下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A.A.在常溫下在常溫下, ,放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進行放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進行, ,吸熱反應(yīng)都不吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進行能自發(fā)進行B

7、.NHB.NH4 4HCOHCO3 3(s)=NH(s)=NH3 3(g)+H(g)+H2 2O(g)+COO(g)+CO2 2(g)(g)H=+185.7 kJmol=+185.7 kJmol-1-1, ,能自發(fā)進行能自發(fā)進行, ,原因是體系有自原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向C.C.因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān), ,因此焓變或因此焓變或熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)D.D.在其他外界條件不變的情況下在其他外界條件不變的情況下, ,使用催化劑可以改變使用催化劑可以改變化

8、學(xué)反應(yīng)進行的方向化學(xué)反應(yīng)進行的方向【解析解析】選選B B。有些熵增大的吸熱反應(yīng)可以自發(fā)進行。有些熵增大的吸熱反應(yīng)可以自發(fā)進行, ,如如NHNH4 4HCOHCO3 3的分解的分解,A,A項錯誤項錯誤,B,B項正確項正確; ;分析一個化學(xué)反分析一個化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性要將焓變和熵變綜合起來應(yīng)的自發(fā)性要將焓變和熵變綜合起來, ,即利用復(fù)合判據(jù)即利用復(fù)合判據(jù)進行判斷進行判斷,C,C項錯誤項錯誤; ;使用催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)的速使用催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)的速率率, ,不能改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向不能改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向,D,D項錯誤。項錯誤。5.5.下列說法完全正確的是下列說法完全正確的是( () )A

9、.A.自發(fā)進行的反應(yīng)均是自發(fā)進行的反應(yīng)均是H000【解析解析】選選D D。有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行。有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行, ,如如(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g),(g),故故A A錯錯; ;熵變與反熵變與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)應(yīng)的自發(fā)性有關(guān), ,但不能獨立地作為自發(fā)性的判據(jù)但不能獨立地作為自發(fā)性的判據(jù), ,故故B B錯錯; ;物質(zhì)的量增加的反應(yīng)物質(zhì)的量增加的反應(yīng), ,其混亂度不一定增加其混亂度不一定增加, ,即即S S不一定為正值不一定為正值, ,如如2H2H2 2S(g)+OS(g)+O2 2

10、(g)=2H(g)=2H2 2O(g)+2S(s),O(g)+2S(s),故故C C錯錯;CaCO;CaCO3 3(s)(s)的分解產(chǎn)生了氣體的分解產(chǎn)生了氣體, ,為熵增反應(yīng)。為熵增反應(yīng)。知識點化學(xué)反應(yīng)進行的方向與焓變、熵變間的關(guān)系知識點化學(xué)反應(yīng)進行的方向與焓變、熵變間的關(guān)系1.1.化學(xué)反應(yīng)進行的方向與焓變的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)進行的方向與焓變的關(guān)系: :(1)(1)自發(fā)反應(yīng)的特點。自發(fā)反應(yīng)的特點。放熱反應(yīng)中體系的能量降低放熱反應(yīng)中體系的能量降低, ,具有自發(fā)進行的傾向。具有自發(fā)進行的傾向。(2)(2)與焓變的關(guān)系與焓變的關(guān)系: :多數(shù)能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。如多數(shù)能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反

11、應(yīng)。如: :H H2 2(g)+(g)+ O O2 2(g)(g)=H H2 2O(l)O(l)H H=-286 kJmol=-286 kJmol-1-1, ,NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+HNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2 2O(l)O(l)H H=-57.3 kJmol=-57.3 kJmol-1-1有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。如有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。如: :NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+CH(s)+CH3 3COOH(aq)=COCOOH(aq)=CO2 2(g)+CH(g)+CH3 3COONHCOONH4 4(aq)(aq

12、)+H+H2 2O(l)O(l)H H00122.2.化學(xué)反應(yīng)進行的方向與熵變的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)進行的方向與熵變的關(guān)系: :(1)(1)自發(fā)反應(yīng)的特點自發(fā)反應(yīng)的特點: :自發(fā)進行的反應(yīng)有趨向最大混亂度的傾向。自發(fā)進行的反應(yīng)有趨向最大混亂度的傾向。(2)(2)與焓變的關(guān)系與焓變的關(guān)系: :許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。如如: :2H2H2 2O O2 2(aq)(aq)=2H2H2 2O(l)+OO(l)+O2 2(g)(g)S S00CaCOCaCO3 3(s)+2HCl(aq)(s)+2HCl(aq)=CaClCaCl2 2(aq)+H(

13、aq)+H2 2O(l)+COO(l)+CO2 2(g)(g)S S00有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進行有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進行, ,但但在較高溫度下可以自發(fā)進行。在較高溫度下可以自發(fā)進行。例如例如:CaCO:CaCO3 3(s)(s)=CaO(s)+COCaO(s)+CO2 2(g)(g)少數(shù)熵減小的反應(yīng)少數(shù)熵減小的反應(yīng), ,在一定條件下也可以自發(fā)進行。在一定條件下也可以自發(fā)進行。如如: :Ca(OH)Ca(OH)2 2(aq)+CO(aq)+CO2 2(g)(g)=CaCOCaCO3 3(s)+H(s)+H2 2O(l)O(l)(3)(3)局限性。局限性。熵變是

14、與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的又一個因素熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的又一個因素, ,但不是但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。3.3.復(fù)合判據(jù)復(fù)合判據(jù): :【方法規(guī)律方法規(guī)律】 化學(xué)反應(yīng)進行方向的判斷方法化學(xué)反應(yīng)進行方向的判斷方法 類型類型 H HS SH H- -T TS S反應(yīng)的自發(fā)性反應(yīng)的自發(fā)性1 1- -+ +永遠是永遠是“-”-”在任何溫度下都是自在任何溫度下都是自發(fā)反應(yīng)發(fā)反應(yīng)2 2+ +- -永遠是永遠是“+”+”在任何溫度下都是非在任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)類型類型 H HS SH H- -T TS S反應(yīng)的自發(fā)性反應(yīng)的自發(fā)性3 3- - -在

15、高溫在高溫“+”+”在低溫在低溫“-”-”在低溫下是自發(fā)反應(yīng)在低溫下是自發(fā)反應(yīng); ;在高溫下是非自發(fā)反在高溫下是非自發(fā)反應(yīng)應(yīng)4 4+ + +在高溫在高溫“-”-”在低溫在低溫“+”+”在低溫下是非自發(fā)反在低溫下是非自發(fā)反應(yīng)應(yīng); ;在高溫下是自發(fā)反在高溫下是自發(fā)反應(yīng)應(yīng)【知識拓展知識拓展】(1)(1)反應(yīng)能否自發(fā)進行與反應(yīng)速率的快慢、反應(yīng)進行的反應(yīng)能否自發(fā)進行與反應(yīng)速率的快慢、反應(yīng)進行的限度是不同的問題限度是不同的問題, ,三者沒有必然的聯(lián)系。三者沒有必然的聯(lián)系。(2)(2)注意注意“自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)”與與“自發(fā)過程自發(fā)過程”的區(qū)別。的區(qū)別。(3)(3)反應(yīng)的焓變可以與自發(fā)反應(yīng)進行的條件互為印證。

16、反應(yīng)的焓變可以與自發(fā)反應(yīng)進行的條件互為印證。即可以通過反應(yīng)的特點推測反應(yīng)自發(fā)進行的條件即可以通過反應(yīng)的特點推測反應(yīng)自發(fā)進行的條件, ,通過通過自發(fā)進行的條件推測反應(yīng)的特點。自發(fā)進行的條件推測反應(yīng)的特點。(4)(4)過程的自發(fā)性只是從理論上判斷進行的可能性過程的自發(fā)性只是從理論上判斷進行的可能性, ,是是否能實現(xiàn)還取決于條件。否能實現(xiàn)還取決于條件?！镜漕}通關(guān)典題通關(guān)】【典例典例】某反應(yīng)某反應(yīng):A+B=C:A+B=C在室溫下能自發(fā)進行在室溫下能自發(fā)進行, ,在高在高溫下不能自發(fā)進行溫下不能自發(fā)進行, ,對該反應(yīng)過程對該反應(yīng)過程H H、S S的判斷正確的判斷正確的是的是 ( () )A.A.H H0

17、0、S S000、S S00C.C.H H000D.D.H H00、S S00【素養(yǎng)解讀素養(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)素養(yǎng)任務(wù)素養(yǎng)任務(wù)模型認知模型認知運用復(fù)合判據(jù)模型運用復(fù)合判據(jù)模型:G G=H H- -T TS S 進行進行問題分析問題分析, ,建立模型觀念。建立模型觀念。證據(jù)推理證據(jù)推理運用數(shù)學(xué)知識運用數(shù)學(xué)知識, ,結(jié)合室溫自發(fā)、高溫不自結(jié)合室溫自發(fā)、高溫不自發(fā)的信息進行分析推理。發(fā)的信息進行分析推理。【解題指南解題指南】解答該題根據(jù)復(fù)合判據(jù)進行判斷解答該題根據(jù)復(fù)合判據(jù)進行判斷: :【解析解析】選選A A。由。由G G=H H- -T TS S00反應(yīng)自發(fā)進行知反應(yīng)自發(fā)進行知: :H H00、

18、S S000、S S00的反應(yīng)一定不能自發(fā)進行的反應(yīng)一定不能自發(fā)進行;H H000的反應(yīng)一定能的反應(yīng)一定能自發(fā)進行自發(fā)進行;H H00、S S00的反應(yīng)在高溫時自發(fā)進行。的反應(yīng)在高溫時自發(fā)進行?！狙由焯骄垦由焯骄俊?1)(1)若該反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)進行若該反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)進行, ,在高溫下能自發(fā)在高溫下能自發(fā)進行進行, ,則該反應(yīng)過程則該反應(yīng)過程H H、S S的符號是怎樣的的符號是怎樣的? ?提示提示: :H H00、S S00的反應(yīng)在高溫時自發(fā)進行。的反應(yīng)在高溫時自發(fā)進行。(2)(2)若若A A、B B、C C都是氣體都是氣體, ,而且該反應(yīng)任何溫度都不能自而且該反應(yīng)任何溫度都不能自發(fā)

19、進行發(fā)進行, ,那么該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)那么該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)? ?提示提示: :若若A A、B B、C C都是氣體都是氣體, ,該反應(yīng)是熵減的反應(yīng)該反應(yīng)是熵減的反應(yīng), ,而且而且該反應(yīng)任何溫度都不能自發(fā)進行該反應(yīng)任何溫度都不能自發(fā)進行, ,那么該反應(yīng)是吸熱反那么該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。應(yīng)。【過關(guān)訓(xùn)練過關(guān)訓(xùn)練】1.1.下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A.A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的, ,因為吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)因為吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的的B.B.自發(fā)反應(yīng)的熵一定增大自發(fā)反應(yīng)的熵一定增大, ,非自發(fā)反應(yīng)的熵一定減小非自發(fā)反應(yīng)的熵一定減小C.C.常溫下常溫下

20、, ,反應(yīng)反應(yīng)C(s)+COC(s)+CO2 2(g) 2CO(g)(g) 2CO(g)不能自發(fā)進行不能自發(fā)進行, ,則該反應(yīng)的則該反應(yīng)的H H00D.D.反應(yīng)反應(yīng)2Mg(s)+CO2Mg(s)+CO2 2(g)=C(s)+2MgO(s)(g)=C(s)+2MgO(s)能自發(fā)進行能自發(fā)進行, ,則該反應(yīng)的則該反應(yīng)的H H00【解析解析】選選C C。反應(yīng)的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定。反應(yīng)的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定的。若的。若H H0,0,0,則一定自發(fā)則一定自發(fā), ,若若H H0,0,S S0,0,則一則一定不能自發(fā)定不能自發(fā), ,若若H H0,0,S S00,0,S S0,0,反應(yīng)能否反

21、應(yīng)能否自發(fā)和溫度有關(guān)自發(fā)和溫度有關(guān),A,A、B B錯誤錯誤;C;C項中反應(yīng)的項中反應(yīng)的S S0,0,若若H H0,0,0,正正確確;D;D項中反應(yīng)的項中反應(yīng)的S S0,0,能自發(fā)能自發(fā), ,說明說明H H0,0,錯誤。錯誤。2.(20182.(2018德陽高二檢測德陽高二檢測) )下列說法中正確的是下列說法中正確的是 ( () )A.A.能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生反應(yīng)能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生反應(yīng)B.B.非自發(fā)進行的反應(yīng)一定不可能發(fā)生反應(yīng)非自發(fā)進行的反應(yīng)一定不可能發(fā)生反應(yīng)C.C.能自發(fā)進行的反應(yīng)實際可能沒有發(fā)生反應(yīng)能自發(fā)進行的反應(yīng)實際可能沒有發(fā)生反應(yīng)D.D.某反應(yīng)低溫條件下能夠自發(fā)進行

22、某反應(yīng)低溫條件下能夠自發(fā)進行, ,則高溫條件下也則高溫條件下也一定能夠自發(fā)一定能夠自發(fā)【解析解析】選選C C。能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定迅速反應(yīng)。能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定迅速反應(yīng), ,如如鐵的生銹鐵的生銹,A,A錯誤錯誤; ;非自發(fā)不含有非自發(fā)不含有“不可能不可能”之意之意, ,如水如水的分解在常溫常壓下是非自發(fā)的的分解在常溫常壓下是非自發(fā)的, ,但在通直流電條件下但在通直流電條件下, ,電解生成氫氣和氧氣電解生成氫氣和氧氣, ,只不過消耗了其他功只不過消耗了其他功,B,B錯誤錯誤; ;由由H H- -T TS S00可知可知, ,當當H H0,0,S S00時時, ,溫度越高溫度越高, ,反應(yīng)自反

23、應(yīng)自發(fā)進行的可能性越小發(fā)進行的可能性越小,D,D錯誤。錯誤?！狙a償訓(xùn)練補償訓(xùn)練】(2018(2018長沙高二檢測長沙高二檢測) )有有A A、B B、C C、D D四個反應(yīng)四個反應(yīng): :反應(yīng)反應(yīng)A AB BC CD DH H/(kJmol/(kJmol-1-1) )+10.5+10.5+1.80+1.80-126-126-11.7-11.7S S/(Jmol/(Jmol-1-1KK-1-1) )30.030.0-113.0-113.084.084.0-105.0-105.0則在任何溫度下都能自發(fā)進行的反應(yīng)是則在任何溫度下都能自發(fā)進行的反應(yīng)是_;_;任何任何溫度下都不能自發(fā)進行的反應(yīng)是溫度下都不

24、能自發(fā)進行的反應(yīng)是_;_;另兩個反應(yīng)另兩個反應(yīng)中中, ,在溫度高于在溫度高于_ _ 時可自發(fā)進行的反應(yīng)是時可自發(fā)進行的反應(yīng)是_;_;在溫度低于在溫度低于_ _ 時可自發(fā)進行的反時可自發(fā)進行的反應(yīng)是應(yīng)是_?！窘馕鼋馕觥糠艧岬撵卦龇磻?yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進行放熱的熵增反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進行, ,吸熱的熵減反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進行吸熱的熵減反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進行; ;放熱的放熱的熵減反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行熵減反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行, ,吸熱的熵增反應(yīng)在高溫吸熱的熵增反應(yīng)在高溫下可以自發(fā)進行下可以自發(fā)進行, ,具體溫度可以根據(jù)具體溫度可以根據(jù)H H- -T TS S=0=0計算出計

25、算出來。來。C C在任何溫度下均自發(fā)進行在任何溫度下均自發(fā)進行,B,B在任何溫度下均不能自發(fā)在任何溫度下均不能自發(fā)進行。對于進行。對于A A反應(yīng)反應(yīng)H H- -T TS S=+10.5 kJmol=+10.5 kJmol-1-1- -T T30.030.01010-3-3 kJmol kJmol-1-1KK-1-1=0,=0,故故T T=350 K,=350 K,即即t t=77 ;=77 ;對于對于D D反應(yīng)反應(yīng)H H- -T TS S=-11.7 kJmol=-11.7 kJmol-1-1- -T T(-105.0)(-105.0)1010-3-3 kJmol kJmol-1-1KK-1-

26、1=0,=0,故故T T=111.4 K,=111.4 K,即即t t= =-161.6 -161.6 。答案答案: :C CB B7777A A-161.6-161.6D D課題任務(wù)課題任務(wù): :以工業(yè)合成氨為例以工業(yè)合成氨為例, ,探究條件的改變對反應(yīng)探究條件的改變對反應(yīng)速率、平衡以及反應(yīng)方向的影響速率、平衡以及反應(yīng)方向的影響【情境創(chuàng)設(shè)情境創(chuàng)設(shè)】合成氨是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)之一合成氨是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)之一, ,曾兩次獲曾兩次獲得諾貝爾化學(xué)獎。得諾貝爾化學(xué)獎。2020世紀初世紀初, ,隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展和軍工生產(chǎn)隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展和軍工生產(chǎn)的需要的需要, ,氨作為一種制造化肥和擁有眾多工業(yè)用途的

27、基氨作為一種制造化肥和擁有眾多工業(yè)用途的基本化工原料本化工原料, ,人們先后開發(fā)并實現(xiàn)了氨的工業(yè)化生產(chǎn)。人們先后開發(fā)并實現(xiàn)了氨的工業(yè)化生產(chǎn)。反應(yīng)原理反應(yīng)原理:N:N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g)298K298K時時H H=-92.2 kJmol=-92.2 kJmol-1-1S S=-198.2 Jmol=-198.2 Jmol-1-1KK-1-1。課題任務(wù)課題任務(wù): :利用所學(xué)的化學(xué)原理知識利用所學(xué)的化學(xué)原理知識, ,探究合成氨工業(yè)探究合成氨工業(yè)條件選擇。條件選擇?！舅仞B(yǎng)解讀素養(yǎng)解讀】1.1.素養(yǎng)要求素養(yǎng)要求: :(1)(1)變化觀念與平衡

28、思想變化觀念與平衡思想: :能多角度、動態(tài)地分析化學(xué)能多角度、動態(tài)地分析化學(xué)變化變化, ,運用化學(xué)反應(yīng)原理解決簡單的實際問題。運用化學(xué)反應(yīng)原理解決簡單的實際問題。(2)(2)證據(jù)推理與模型認知證據(jù)推理與模型認知: :建立認知模型建立認知模型, ,并能運用模型并能運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象。解釋化學(xué)現(xiàn)象。(3)(3)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任: :具有節(jié)約資源、保護環(huán)境的具有節(jié)約資源、保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識可持續(xù)發(fā)展意識, ,能對與化學(xué)有關(guān)的問題做出正確的價能對與化學(xué)有關(guān)的問題做出正確的價值判斷值判斷 。 2.2.素養(yǎng)目標素養(yǎng)目標: :通過對合成氨工業(yè)條件選擇的探究通過對合成氨工業(yè)條件選擇

29、的探究, , 培養(yǎng)學(xué)生能將理培養(yǎng)學(xué)生能將理論知識與生產(chǎn)生活實際相結(jié)合論知識與生產(chǎn)生活實際相結(jié)合, ,并做出合理的選擇方案并做出合理的選擇方案的能力。的能力。 【素養(yǎng)探究素養(yǎng)探究】【探究任務(wù)一探究任務(wù)一: :方案設(shè)計方案設(shè)計】1.1.根據(jù)合成氨反應(yīng)特點根據(jù)合成氨反應(yīng)特點, ,從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度, ,選擇合成氨的適宜條件選擇合成氨的適宜條件: :合成氨的適宜條件的選擇合成氨的適宜條件的選擇外界條件外界條件使使NHNH3 3生產(chǎn)得快生產(chǎn)得快使使NHNH3 3生產(chǎn)得多生產(chǎn)得多速率分析速率分析平衡分析平衡分析壓強壓強溫度溫度催化劑催化劑反應(yīng)物的濃度反應(yīng)物的濃度生成物氨的

30、濃度生成物氨的濃度提示提示: :從速率角度從速率角度: :加壓、升溫、選擇合適的催化劑、加壓、升溫、選擇合適的催化劑、增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度; ;從平衡移動角度從平衡移動角度: :加壓、降溫、增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度。加壓、降溫、增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度。2.2.通過查閱資料并分析和思考通過查閱資料并分析和思考: :實際合成氨工業(yè)選擇條實際合成氨工業(yè)選擇條件的理由。件的理由。提示提示: :壓強應(yīng)該考慮加壓后轉(zhuǎn)化率提高幅度以及成本壓強應(yīng)該考慮加壓后轉(zhuǎn)化率提高幅度以及成本; ;溫度應(yīng)考慮速率、平衡以及催化劑活性。溫度應(yīng)考慮速率、平衡以及催化劑活性。

31、【探究任務(wù)二探究任務(wù)二: :反思歸納反思歸納】3.3.對比合成氨的反應(yīng)和硫酸工業(yè)中接觸室中二氧化硫?qū)Ρ群铣砂钡姆磻?yīng)和硫酸工業(yè)中接觸室中二氧化硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)特點的轉(zhuǎn)化反應(yīng)特點:2SO:2SO2 2(g) + O(g) + O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g)(g)H H=-196.6 kJmol=-196.6 kJmol-1-1, ,基于反應(yīng)速率和化學(xué)平衡基于反應(yīng)速率和化學(xué)平衡, ,二二者理論上選擇的條件應(yīng)該相近嗎者理論上選擇的條件應(yīng)該相近嗎? ?提示提示: :兩個反應(yīng)特點相同兩個反應(yīng)特點相同: :放熱、氣體分子總數(shù)減小。放熱、氣體分子總數(shù)減小。4.(1)4.(1)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時工業(yè)

32、上生產(chǎn)硫酸時, ,利用催化氧化反應(yīng)將利用催化氧化反應(yīng)將SOSO2 2轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為為SOSO3 3是一個關(guān)鍵步驟。壓強及溫度對是一個關(guān)鍵步驟。壓強及溫度對SOSO2 2轉(zhuǎn)化率的影轉(zhuǎn)化率的影響如下表響如下表( (原料氣各成分的體積分數(shù)為原料氣各成分的體積分數(shù)為:SO:SO2 27%,7%,O O2 211%,N11%,N2 282%):82%):在在400400500 500 時時,SO,SO2 2的催化氧化采用常壓而不是高壓的催化氧化采用常壓而不是高壓, ,請分析主要原因。請分析主要原因。提示提示: :根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以得知根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以得知: :在在0.1 MPa0.1 MPa時時,SO

33、,SO2 2的的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高, ,若增大壓強到若增大壓強到10 MPa,SO10 MPa,SO2 2的轉(zhuǎn)化率只的轉(zhuǎn)化率只增大了增大了0.7%,0.7%,變化不大。而壓強增大變化不大。而壓強增大100100倍倍, ,需要對設(shè)備需要對設(shè)備的材料、動力、能源等都作相應(yīng)的提高的材料、動力、能源等都作相應(yīng)的提高, ,即要增大成本即要增大成本投入。投入。(2)(2)不同溫度、壓強下不同溫度、壓強下, ,合成氨平衡體系中合成氨平衡體系中NHNH3 3的物質(zhì)的的物質(zhì)的量分數(shù)見下表量分數(shù)見下表(N(N2 2和和H H2 2的起始物質(zhì)的量之比為的起始物質(zhì)的量之比為13 ) 13 ) 。分析表中數(shù)據(jù)

34、分析表中數(shù)據(jù), ,什么狀況時什么狀況時H H2 2轉(zhuǎn)化率最高轉(zhuǎn)化率最高? ?討論實際工討論實際工業(yè)生產(chǎn)為什么不選用該條件業(yè)生產(chǎn)為什么不選用該條件? ?提示提示: :根據(jù)表中數(shù)據(jù)根據(jù)表中數(shù)據(jù)200 200 、100 MPa 100 MPa 時時H H2 2轉(zhuǎn)化率最高轉(zhuǎn)化率最高, ,但是但是200 200 時催化劑活性差時催化劑活性差, ,反應(yīng)速率過低反應(yīng)速率過低;100 MPa;100 MPa壓壓強太大強太大, ,對動力、材料、設(shè)備要求高。對動力、材料、設(shè)備要求高。 5.5.合成氨反應(yīng)達到平衡時合成氨反應(yīng)達到平衡時,NH ,NH 3 3 的體積分數(shù)與溫度、的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。根

35、據(jù)此圖壓強的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖, ,請你分析今后合成氨請你分析今后合成氨工業(yè)研究的主要方向是研究耐超高壓的合成塔還是研工業(yè)研究的主要方向是研究耐超高壓的合成塔還是研制低溫催化劑制低溫催化劑? ? 提示提示: :加壓雖然也能使平衡體系中氨的百分含量增大加壓雖然也能使平衡體系中氨的百分含量增大, ,但條件要求苛刻但條件要求苛刻, ,成本大成本大; ;而由圖可知平衡體系中氨的而由圖可知平衡體系中氨的百分含量隨溫度升高百分含量隨溫度升高, ,顯著下降顯著下降, ,但目前的溫度選擇主但目前的溫度選擇主要考慮催化劑的活性要考慮催化劑的活性, ,所以研究低溫催化劑應(yīng)該是今后所以研究低溫催化劑應(yīng)該是今后主

36、要方向。主要方向。 6.6.工業(yè)上用氨和二氧化碳反應(yīng)合成尿素工業(yè)上用氨和二氧化碳反應(yīng)合成尿素:2NH:2NH3 3 +CO+CO2 2 CO(NHCO(NH2 2 ) )2 2 +H+H2 2 O O。已知下列物質(zhì)在一定條件下均能與水。已知下列物質(zhì)在一定條件下均能與水反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)生H H2 2 和和COCO2 2 ,H,H2 2 是合成氨的原料是合成氨的原料,CO,CO2 2 供合成尿供合成尿素用?，F(xiàn)有素用?，F(xiàn)有COCO、石腦油、石腦油(C(C5 5 H H12 12 ) ) 、CH CH 4 4和焦炭和焦炭, ,試從綠試從綠色化學(xué)角度分析色化學(xué)角度分析, ,選用哪種原料最合理選用哪種原料最合理? ?理