第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)W習(xí)目標(biāo)1.了解生活中的自發(fā)反應(yīng)過(guò)程2.理解用焓變判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的局限性3.理解用熵增加判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的局限性4.理解根據(jù)焓變和熵變的綜合影響判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向“二十一世紀(jì)金屬”

鈦和鈦的合金大量用于航空工業(yè)，有“空間金屬”之稱；另外，在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機(jī)械部件、電訊器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用

鈦鈦的發(fā)現(xiàn)1771年發(fā)現(xiàn)鈦元素TiO2(s)

+

2Cl2(g)

=

TiCl4(l)

+

O2(g)TiCl4

+

2Mg

＝

2MgCl2

+

Ti金紅石礦物1910年制得純凈的鈦

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

2H2+O2=2H2O

化學(xué)反應(yīng)具有方向性。水由高處往低處流自動(dòng)進(jìn)行，而不能自動(dòng)從低處流向高處，需要借助水泵把水抽到高處一、自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)

在一定溫度、壓強(qiáng)下，不借助光、電能等外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行，或具有發(fā)生的可能性的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)，反之稱為非自發(fā)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)向著怎樣的方向進(jìn)行就是自發(fā)的呢？

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

2H2+O2=2H2O思考為什么正向自發(fā)而逆向不自發(fā)？CH4(g)

+

2O2(g)

=

CO2(g)

+

2H2O(l)

△H(298K)

=

-890KJ/molHCl(aq)

+NaOH(aq)

=

H2O(l)+NaCl(aq)

△H(298K)

=

-57.3KJ/mol4Fe(OH)2(s)

+

O2(g)

+

2H2O(l)

=

4Fe(OH)3(s)

△H(298K)=-444.3KJ/molNH3(g)

+

HCl(g)

=

NH4Cl(s)

△H(298K)=-176.9KJ/mol[問(wèn)題1]化學(xué)反應(yīng)是向著怎樣的方向自發(fā)進(jìn)行的呢？二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1、焓判據(jù)反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)△H＜0化學(xué)反應(yīng)趨向于向著焓減小的方向自發(fā)進(jìn)行（能量判據(jù)）[問(wèn)題2]在一定溫度和壓強(qiáng)下，化學(xué)反應(yīng)一定不能向著吸熱的方向自發(fā)進(jìn)行嗎？1、3、N2O5分解：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol4、碳銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9kJ/mol2、2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3↑+10H2O△H>0室溫下冰塊的融化、硝酸鹽類的溶解等都是自發(fā)的吸熱過(guò)程。

結(jié)論

焓減小只是影響反應(yīng)方向的其中一個(gè)因素，并不是唯一因素[問(wèn)題3]為什么在一定溫度和壓強(qiáng)下，化學(xué)反應(yīng)能夠向著吸熱的方向自發(fā)進(jìn)行呢？還有什么因素在影響反應(yīng)的方向呢？分析下列現(xiàn)象，也許有助于我們找到影響化學(xué)反應(yīng)方向的另一種因素。①食鹽自動(dòng)溶于水②墨水滴入水中自動(dòng)擴(kuò)散，二者卻不能自動(dòng)分離③二氧化硫與空氣自動(dòng)混合，不能自動(dòng)分離④一副嶄新的撲克牌被洗過(guò)后會(huì)怎樣？⑤如果沒(méi)有法律的制約，世界會(huì)怎樣？⑥下課鈴一響教室里會(huì)怎樣？

自發(fā)過(guò)程趨向于從有序到無(wú)序進(jìn)行克勞修斯熵用來(lái)衡量一個(gè)體系的混亂度通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，科學(xué)家們能夠求得各種物質(zhì)在一定條件下的熵值S符號(hào)

S

單位J.mol-1.K-1熵值越大，體系的混亂度越大如何量度一個(gè)體系的混亂度？（1）物質(zhì)不同，熵值不同（2）狀態(tài)不同，熵值不同

S（g）﹥S（l）﹥S（s）（3）熵變△S：△S

=S生成物－S反應(yīng)物2、熵判據(jù)化學(xué)反應(yīng)趨向于向熵增的方向自發(fā)進(jìn)行[問(wèn)題4]利用熵判據(jù)判斷下列吸熱過(guò)程能夠自發(fā)的原因是什么？

室溫下冰塊的融化是自發(fā)的吸熱過(guò)程2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3↑+10H2O△H

>0N2O5分解：

2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)

△H

=

+

56.7

kJ/mol

碳酸銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H

=

+

74.9kJ/mol

小結(jié)：產(chǎn)生氣體的反應(yīng)、氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值（△S＞0），為熵增的反應(yīng)。[問(wèn)題5]自發(fā)反應(yīng)一定不能向著熵減的方向進(jìn)行嗎？試舉出一個(gè)熵減卻能自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程或反應(yīng)2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

熵變也不是影響化學(xué)反應(yīng)方向的唯一因素NH3(g)

+

HCl(g)

=

NH4Cl(s)△S＜0

△S＜0在一定溫度、壓強(qiáng)下：△G=

△H-T△S<0

反應(yīng)自發(fā)，△G=

△H-T△S>0

反應(yīng)非自發(fā)3、復(fù)合判據(jù)△G=

△H-T△S思考TiO2(s)+2Cl2(g)

=

TiCl4(l)+O2(g)△H=161.9KJ·mol-1△S=-38.4J·mol-1·K-1請(qǐng)分析為什么該反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行？對(duì)此你有何感想？

金屬鈦的制取

當(dāng)前鈦的生產(chǎn)采用金屬熱還原法，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的鈦冶金方法為鎂熱還原法和鈉熱還原法。

目前在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的方法只有鎂還原法?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向反應(yīng)焓變反應(yīng)熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減小結(jié)放熱有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增有利于反應(yīng)自發(fā)作業(yè)布置1、完成同步練習(xí)冊(cè)P37-402、完成分層檢測(cè)9【課堂達(dá)標(biāo)測(cè)試】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、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)能自發(fā)進(jìn)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)CD4、250C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)。D3、碳酸銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法中正確的是（）

A.其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大；

B.其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量；

C.其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)能自發(fā)分解；

D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。AD6、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(g)D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)5、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是(

)

A.硝酸銨自發(fā)地溶于水

B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；