第七課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向

1、第二章 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向（學(xué)案）第 一 課時(shí)班級(jí) 組別 姓名 準(zhǔn)備老師：王振清 09.09.【學(xué)習(xí)目標(biāo)】: 1.了解反應(yīng)的自發(fā)性與反應(yīng)過(guò)程中能量變化及熵值變化的關(guān)系；2.能夠用焓減與熵增原理判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?！局?、難點(diǎn)】: 能夠用焓減與熵增原理判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【知識(shí)梳理】:一、自發(fā)過(guò)程 和自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。如：水由高處往低處流，自由落體，電流由電位高的地方向電位低的地方流，鐵器暴露于潮濕的空氣中會(huì)生銹，室溫下冰塊會(huì)融化，這些都是自發(fā)過(guò)程。2、自發(fā)反應(yīng)：在給定條件下，能自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度的反應(yīng)。3、非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)地

2、進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。 4、自發(fā)過(guò)程 和自發(fā)反應(yīng)的應(yīng)用自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來(lái)完成有用功。如向下流動(dòng)的水可推動(dòng)機(jī)器，甲烷燃燒可在內(nèi)燃機(jī)中被利用來(lái)做功，鋅與CuSO4溶液的反應(yīng)可被設(shè)計(jì)成原電池。非自發(fā)的過(guò)程要想發(fā)生，則必須對(duì)它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。二、反應(yīng)方向的焓判據(jù)。經(jīng)驗(yàn)表明，那些不用借助外力就可以自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)過(guò)程的共同特點(diǎn)是：體系能量趨向于從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)，這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或者釋放能量，由此總結(jié)而得的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是所謂的焓判據(jù)。也稱能量判據(jù)。1.焓判據(jù)：若H0，正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；若H0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而逆向

3、反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。2.焓判據(jù)的局限性:多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。而且有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行，如：N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g） H = 56.7KJ/mol；NH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l） H = 37.3KJ/mol； 因此，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。三、反應(yīng)方向的熵判椐密閉容器中的氣態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)蒸汽（包括揮發(fā)性固體），會(huì)通過(guò)分子擴(kuò)散自發(fā)形成均勻混合物。物質(zhì)溶于水自發(fā)地向水中擴(kuò)散，形

4、成均勻的溶液等。為解釋這一類與能量無(wú)關(guān)的過(guò)程的自發(fā)性，科學(xué)家提出了另一推動(dòng)體系變化的因素：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o(wú)序的傾向的熵判據(jù)。1、混亂度：表示體系的不規(guī)則或無(wú)序狀態(tài)?；靵y度的增加意味著體系變得更加無(wú)序。2、熵： 用來(lái)表示混亂度大小的物理量 符號(hào)：S ；單位：J·mol-1·K-1體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值就越小。有序變?yōu)闊o(wú)序熵增的過(guò)程。3、熵的大小判斷： （1）氣態(tài) > 液態(tài) > 固態(tài) （2）與物質(zhì)的量成正比4、反應(yīng)熵變S = 反應(yīng)產(chǎn)物總熵 反應(yīng)物總熵產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，或氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，S通常為正值，為熵增加反應(yīng)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行

5、。 注意：兩種氣體的混合也是熵增加的過(guò)程。5、熵判椐： 在于外界隔離體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，即S > 0。稱為熵增原理。6、熵判椐的局限性 有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行，如：-10的液態(tài)水會(huì)自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài)，氨氣與氯化氫氣體反應(yīng)生成氯化銨固體等。因此，反應(yīng)熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素，但也不是唯一因素。四、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。在一定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既與反應(yīng)焓變有關(guān)，又與反應(yīng)熵變有關(guān)。研究表明，在恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是：體系自由能變化（G、單位：KJ/mol）：G = H TS（注意：T的單位是“K”,不

6、是“”） G = H TS < 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；G =HTS = 0 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；G =H TS > 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行?？偨Y(jié)：類型HSHTS反應(yīng)的自發(fā)性1永遠(yuǎn)是在任何溫度下都是自發(fā)反應(yīng)2永遠(yuǎn)是+在任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng)3在高溫+在低溫在低溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng)4+在高溫在低溫+在低溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng)注意 ：1、過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程的速率；2、在討論過(guò)程的方向時(shí)，我們指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例題： 已知101kPa、298.15K時(shí)石灰石分

7、解反應(yīng)：CaCO3(s) =CaO(s)+CO2(g) H（298 .15K）= +178.3 kJ moL-1，S（298 .15K）= +160.4 J moL-1·K-1 試判斷在此條件時(shí)反應(yīng)的自發(fā)性及自發(fā)進(jìn)行的最低溫度(焓變H及熵變S受溫度的影響可忽略) 。解：G = H TS = 178.3 kJ moL-1 298.15 K ×160.4 J moL-1·K-1×1/1000 kJ/J =178.3 kJ moL-1 47.82 kJ moL-1=130.48kJ moL-10 為非自發(fā)反應(yīng)；設(shè)：自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為T則：H TS=178.3

8、 kJ moL-1 T×160.4 J moL-1·K-1×1/1000 kJ/J0解之：T1112K答：在100kPa、298.15K時(shí)石灰石分解反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)，自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為1112K。鞏 固 練 習(xí)1、下列過(guò)程是非自發(fā)的是 ( )A. 水由高處向低處流 B. 天然氣的燃燒C. 鐵在潮濕空氣中生銹 D. 室溫下水結(jié)成冰2、碳酸銨在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法正確的是 ( )A.碳酸銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大B.碳酸銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C.碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(jù)不能自發(fā)分解 D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解

9、3、下列說(shuō)法正確的是 ( )A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)4、以下自發(fā)反應(yīng)可用焓判據(jù)來(lái)解釋的是 ( )A. 硝酸銨自發(fā)地溶于水B. 2N2O5(g)=4NO2(g) H= +56.7kJ/molC. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H= +74.9 kJ/molD. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H= 571.6 kJ/mol5、下列說(shuō)法不正確的是 （ ）A. 焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行

10、的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。B. 在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。C. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)6、下列過(guò)程屬于熵增加的是 （ ）A. 一定條件下，水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài) B. 2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)C. 散落的火柴的無(wú)序排列 D. NH4HCO3(s) =NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)7、下列反應(yīng)中，熵減小的是 （ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2

11、(g) D. 2CO(g)2C(s)O2(g)8、某化學(xué)反應(yīng)其H= 122 kJ·mol-1，S= +231 J·mol-1·K-1，則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行 ( ) A在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行 B在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行 C僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行 D僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行9、下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的熵變的敘述中正確的是 （ ）A. 化學(xué)反應(yīng)的熵變與反應(yīng)的方向無(wú)關(guān) B. 化學(xué)反應(yīng)的熵變直接決定了反應(yīng)的方向C. 熵值增大的反應(yīng)都是混亂度增大的反應(yīng) D. 熵值增大的反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行10、下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是 （ ）A. 焓變大于零的反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行 B. 焓變小于

12、零的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行C. 焓變小于零且熵增加的過(guò)程對(duì)應(yīng)的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行D. 對(duì)于同一物質(zhì)來(lái)講，熵值的大小與其狀態(tài)有關(guān)，固態(tài)物質(zhì)的熵值最大11、對(duì)于化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ( )A若H0，S0，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B若H0，S0，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行C若H0，S0，低溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行D若H0，S0，低溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行12、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 （ ）A. 吸熱反應(yīng) B. 放熱反應(yīng) C. 熵增加反應(yīng) D. 熵增加或者放熱反應(yīng) 13、25和1.01×105Pa時(shí)，反應(yīng)2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）H= 56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因是 （ ）A.是吸

13、熱反應(yīng) B.是放熱反應(yīng) C.是熵減少的反應(yīng) D.熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)14、下列敘述中，不正確的是 （ ）A某特定反應(yīng)的平衡常數(shù)僅是溫度的函數(shù)B焓變小于0而熵變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的C平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡必定發(fā)生移動(dòng)，達(dá)到新的平衡D化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，平衡常數(shù)必發(fā)生變化15、下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ ）A. NH4NO3 溶于水吸熱，說(shuō)明其溶于水不是自發(fā)過(guò)程 B. 同一種物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，液態(tài)時(shí)次之，而固態(tài)時(shí)熵值最小C. 借助于外力能夠進(jìn)行的過(guò)程，其體系的能量趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)D. 由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，更適合于所有的過(guò)程16、在25、1 . 01×105 Pa條件下，反應(yīng) 2N2O5(g)= 4NO2(g)+O2(g) H= +567 kJ· mol-1能夠自發(fā)進(jìn)行。從能量上分析，生成物的總能量比反應(yīng)物的總能量 ，從反應(yīng)前后的熵值看，反應(yīng)后的熵值 (填“增加”、“減小”