第二章第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進行的方向

1、有效教學(xué)高效學(xué)習(xí)行動路線圖之選修4【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解熵與熵變的概念。2、了解熵變與焓變這兩個因素對化學(xué)反應(yīng)的共同影響，并掌握定量判斷反應(yīng)方向的關(guān)系式：G=HTS3、通過分析關(guān)系式厶G=HS，能夠根據(jù)反應(yīng)焓變的吸熱或放熱、反應(yīng)熵變的熵增或熵減來定性分析反應(yīng)焓變和反應(yīng)熵變對反應(yīng)方向的影響重點：用能量判據(jù)和熵判據(jù)分析化學(xué)反應(yīng)進行的方向；難點：焓變與熵變對化學(xué)反應(yīng)的共同影響；【自主學(xué)習(xí)】【問題1】什么是熵變、焓變、自由能？三著的關(guān)系如何？【問題2】化學(xué)反應(yīng)進行的方向是綜合判斷還是根據(jù)一種方法判斷？【新知學(xué)習(xí)】一、判斷化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(jù)1.能量(焓)判據(jù)經(jīng)驗表明，自發(fā)過程的共同點是體系趨向于從狀態(tài)

2、轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)(這時體系會對或者)，由此總結(jié)出的經(jīng)驗規(guī)律就是能量(焓)判據(jù)。能量判據(jù)規(guī)律：(1) 多數(shù)能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。例如：在常溫常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的，反應(yīng)放熱。14Fe(OH)2(s)+02(g)+2出0(1)=4Fe(OH)3(s)H(298K)=444.3kJmol1(2) 有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。如：NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H(298K)=+37.30kJmol1(3) 有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行。如在室溫下和較高溫度下均為吸

3、熱過程的CaCO3的分解反應(yīng)：1CaCQ(s)=CaO(s)+CO2(g)H=+176.5kJmol所以焓變決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。注意：自發(fā)進行的反應(yīng)不一定都是由高能量狀態(tài)到低能量狀態(tài)的過程，如NH4NO3溶于水是吸熱過程，由低能量到高能量狀態(tài)。因此能量判據(jù)只是判斷反應(yīng)方向的一個依據(jù)。2. 熵判據(jù)在密閉條件下，體系有由自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榈膬A向。因為與有序體系相比，更加穩(wěn)定”科學(xué)家把這種因素稱作。在與的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵，這叫做原理。在用來判斷過程的方向時，就稱為熵判據(jù)。對于同一種物質(zhì)，態(tài)時熵值最大，態(tài)時次之，態(tài)時熵值最小。熵判據(jù)規(guī)律：熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中要發(fā)生物質(zhì)的變

4、化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著熵變。反應(yīng)的熵變S為總熵與總熵之差。對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。(1) 許多熵增加的反應(yīng)在常溫常壓下可以自發(fā)進行。產(chǎn)生氣體和氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，均為熵增加反應(yīng)。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)+02(g)S=467.4Jmol1K“NH4HCO3(s)+CH3C00H(aq)=C02(g)+CH3COONH4(aq)+出0(1)S=184.05Jmol'K'(2) 有些熵增加的反應(yīng)在常溫常壓下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下可以自發(fā)進行。例如:CaCQ(s)=CaO(s)+C02(g)S=169.6Jmol-1K-11

5、1C(石墨,s)+H20(g)=CO(g)+H2(g)S=133.8Jmol-K-(3) 鋁熱反應(yīng)是熵減小的反應(yīng)，它在一定條件下也可以自發(fā)進行。112AI(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=-39.35Jmol-1K事實證明，變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的另一個因素。二、化學(xué)反應(yīng)進行方向的判斷事實告訴我們，過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。綜合考慮和的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程，只根據(jù)一個方面來判斷反應(yīng)進行的方向是不全面的。1. 反應(yīng)進行方向的判斷很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)判斷同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果。

6、因此，要正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進行，必須綜合考慮反應(yīng)的焓變(H)和熵變(S)。在恒溫恒壓時，可從三種情況來考慮：(1) 如果反應(yīng)的HV0、S>0,則該反應(yīng)能自發(fā)進行；(2) 如果反應(yīng)的H>0、SV0,則該反應(yīng)能自發(fā)進行；(3) 如果反應(yīng)的HV0、SV0(或4H>0、S>0),反應(yīng)是否能自發(fā)進行與反應(yīng)的有關(guān)。其中：當(dāng)厶HV0、Sv0時，時能自發(fā)，時不自發(fā)；當(dāng)厶H>0、S>0時，時不自發(fā)，時能自發(fā)。探2.自由能反應(yīng)的自發(fā)性與化學(xué)反應(yīng)的焓變、熵變和溫度等有關(guān)，所以人們定義了一個用來判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的新的物理量一一在一個特定的熱力學(xué)過程中，系統(tǒng)可對外

7、輸出的有用能量”一一(G表示的是其中的吉布斯自由能)，并用G表示。G=TS(H為體系的焓變，T為體系的溫度，S為體系的熵變):當(dāng)厶GV0時，反應(yīng)自發(fā)進行；當(dāng)厶G=0時，反應(yīng)處于狀態(tài)；當(dāng)厶G>0時，反應(yīng)自發(fā)進行，而其逆反應(yīng)自發(fā)進行。點睛示例：知識點1有關(guān)能量判據(jù)的考查例1下列各項中能用能量判據(jù)解釋過程方向的是()A.水總是自發(fā)地由高處往低處流B. 反應(yīng)：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H=+56.7kJmol1能自發(fā)進行C. 有序排列的火柴散落時成為無序排列D. 多次洗牌以后，撲克牌的混亂排列的幾率大知識點2:有關(guān)熵判據(jù)的考查例2下列吸熱反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進行的是()A2

8、C0(g)=2C(s)+02(g)B. 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)C. NH4HCO3(s)=NH3(g)+H20(g)+CO2(g)D. MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)知識點3:化學(xué)反應(yīng)進行方向的綜合判斷例3已知在101kPa298.15K時，石灰石分解反應(yīng)：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H=+178.3kJmo1S=160.4Jmo1K-1,試判斷反應(yīng)的自發(fā)性及自發(fā)進行的最低溫度。【知識整合】定溫、定壓時化學(xué)反應(yīng)方向的判定(綜合判據(jù))不同情況H符號S符號(G=AHTS)符號反應(yīng)情況1+一+任何溫度下反應(yīng)自發(fā)進行2一+一任何溫度下反應(yīng)自發(fā)進行3+

9、低溫+:低溫時反應(yīng)自發(fā)進行丁咼溫一高溫時反應(yīng)自發(fā)進行4一一低溫-低溫時反應(yīng)自發(fā)進行1咼溫+高溫時反應(yīng)自發(fā)進行【課堂檢測】：1.下列敘述中正確的是()A. 所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B.所有的反應(yīng)都是從能量高的物質(zhì)向能量低的物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向進行C. 反應(yīng)總是自發(fā)的由無序轉(zhuǎn)化為有序D. 只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)進行的方向是不全面的2. 下列關(guān)于能量判據(jù)和熵判據(jù)的說法中，不正確的是()A.放熱的自發(fā)過程可能是熵減小過程，吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加過程B. 由能量(焓)判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程C. 在室溫下碳酸鈣的分解反應(yīng)不能自發(fā)進行，但同樣是這個吸熱反應(yīng)在較高溫度(1200K)下

10、則能自發(fā)進行3.D. 放熱過程(HV0)或熵增加(S>0)的過程一定是自發(fā)的F列說法正確的是()ABCD凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，凡是吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的自發(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自發(fā)反應(yīng)也需要一定的條件自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)4.F列過程是非自發(fā)的是A. 水由高處流向低處C. 鐵在潮濕的空氣中生銹F列體系的熵變(S)大于零的是A.水蒸汽冷凝成水B.C.乙烯聚合成聚乙烯D.()B. 天然氣的燃燒D.室溫下水結(jié)成冰()CaCO3(s)=CaO(s)+CC2(g)N2O4©=2NO2(g)5.6已知石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：C（石墨、s）+O2

11、（g）=C02（g）&=393.5kJ/mol,C（金剛石、s）+02（g）=C02（g）&=395.4kJ/mol。關(guān)于石墨和金剛石的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是（）A石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進行的過程B金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進行的過程C相同質(zhì)量時，石墨比金剛石能量低D相同質(zhì)量時，金剛石比石墨能量低【課后鞏固】1 下列說法正確的是（）A凡是放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行B. 有的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行C. 能自發(fā)進行的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)D. 反應(yīng)焓變是判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行的惟一依據(jù)2 碳酸銨（NH4）2CO3在室溫下就能自發(fā)的分解產(chǎn)生氨氣，對其說法正確的是（）A碳酸銨分解是因為生成了易揮發(fā)的

12、氣體，使體系的熵增大B. 碳酸銨分解是因為外界給與了能量C. 碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解3. 對于化學(xué)反應(yīng)方向的確定，下列說法不正確.的是（）A.在溫度、壓強一定的時，焓因素和熵因素共同決定一個化學(xué)反應(yīng)的方向B. 溫度、壓強一定時，放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進行C. 反應(yīng)焓變是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的惟一因素D. 固體的溶解過程與焓變有關(guān)4. 下列說法不正確的是（）A.焓變是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，多數(shù)能自發(fā)進行的反應(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，其體系的混亂度越大，熵值越大C.一個反應(yīng)能否自發(fā)進行取決于反應(yīng)吸熱還是放熱D.個反應(yīng)能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響結(jié)果有關(guān)5. 等溫等壓過程，在高溫下不自發(fā)進行，而在低溫時可自發(fā)進行的條件是（）A.H<0S<0B.H>0S<0C.H<0S>0D.H>0S>06. 25oC和101kPa時，反應(yīng)2N