魯科版化學反應原理（選修4）化學反應的方向限度與速率第1節(jié) 化學反應的方向【市一等獎】

第一節(jié)化學反應的方向學習目標：1、了解反應方向與反應焓變、反應熵變的關系2、根據(jù)判據(jù)定量判斷反應方向重點、難點：理解焓變和熵變對反應方向的共同影響根據(jù)△H-T△S及給定數(shù)據(jù)判斷反應的方向聯(lián)想·質疑2NO+2CO=N2+CO2該反應能否發(fā)生?理論依據(jù)是什么？自然界中水總是從高處往低處流是自動進行的自發(fā)變化過程具有一定的方向性

在一定條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的過程。自發(fā)過程：生活經驗舉例：1、熱總是由高溫物體傳向低溫物體2、室溫下冰塊自動融化3、墨水擴散4、食鹽溶解于水5、火柴棒散落(1)條件指一定的溫度和壓強；(2)自發(fā)反應必須在一定條件下才能實現(xiàn)。自發(fā)反應：注意：在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的反應。1、酸堿中和；2、鐵器暴露在潮濕空氣中生銹；3、甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒；4、鋅與CuSO4溶液反應生成Cu和ZnSO4等。這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的.舉例：

自發(fā)反應有方向性一、反應焓變與反應方向交流·研討1、反應放熱有利于反應自發(fā)進行2、反應吸熱也有可能自發(fā)進行對于化學反應而言，絕大多數(shù)的放熱反應能自發(fā)進行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應越完全。有不少吸熱反應也能自發(fā)進行。還有一些吸熱反應在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下能自發(fā)進行。焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。結論：練習1:已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為：①C(金剛石、s)+O2(g)＝CO2(g)△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/mol關于金剛石與石墨的轉化，下列說法正確的是()A.金剛石轉化成石墨是自發(fā)進行的過程B.石墨轉化成金剛石是自發(fā)進行的過程

C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低AC交流﹡研討：1、硝酸銨、氫氧化鈉、氯化鈉、蔗糖溶解過程的熱效應如何？吸熱放熱幾乎不變2、它們溶解的過程都是自發(fā)的，與焓變有關嗎？

無3、你認為是什么因素決定了它們的溶解過程能自發(fā)進行？

熵熵：衡量一個體系混亂度的物理量。用符號S表示。混亂度越大，熵值越大。3、對于同一物質：

S（g）﹥S（l）﹥S（s）2、在同一條件下，不同物質的熵不同。1、單位:J·mol-1·K-1二、反應熵變與反應方向注意：熵變：反應前后體系熵的變化用△S表示?！鱏=S產物－S反應物△Ｓ＞０混亂度增大（熵增）課本37頁△Ｓ＜０混亂度減?。販p）研究表明：反應有由有序狀態(tài)轉變?yōu)闊o序狀態(tài)的趨勢，即混亂度增加（△S＞0）。且△S越大，越有利于反應自發(fā)進行。1、熵增有利于反應自發(fā)進行2、熵減小的反應在一定條件下也可以自發(fā)進行2Al(s)+Fe2O3(s)==Al2O3(s)+2Fe(s)△S=-39.4J·mol-1·K-1熵變是與反應能否自發(fā)進行的有關的一個因素，但不是唯一因素。結論:即：⊿S＞0有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定是⊿S＞0的反應2H2O===2H2↑+O2↑電解⊿S＞0非自發(fā)小結：自發(fā)過程的變化趨勢1、能量趨于降低：2、混亂度趨于增加（釋放熱量或對外做功）高能態(tài)→低能態(tài)+能量

有些過程也是自發(fā)的，這當中有的與物質的能量高低無關，有的雖與能量高低有關，但用焓判據(jù)卻無法解釋清楚，例如：兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進行（1）既不吸熱也不放熱的自發(fā)過程H2O2O2H2（2）吸熱的自發(fā)過程

室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類的溶解；常溫常壓下N2O5的分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol

碳銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/mol

很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)判斷同一個反應，可能會出現(xiàn)相反的判斷結果，所以應兩個判據(jù)兼顧。由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復合判據(jù)將更適合于所有的過程。三、焓變和熵變對反應方向的共同影響反應自發(fā)進行方向的判據(jù)：

△H-T△S△H-T△S＜0,

自發(fā)進行△H-T△S＝0，可逆反應達平衡狀態(tài)△H-T△S>0，非自發(fā)進行即：在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應總是向△H-T△S＜0的方向進行，直至達到平衡狀態(tài)。恒溫恒壓時判斷反應是否能夠自發(fā)進行△H<0△S>0△H>0△S<0△H<0△S<0△H>0△S>0自發(fā)非自發(fā)不一定不一定學以致用低溫自發(fā)、高溫非自發(fā)低溫非自發(fā)、高溫自發(fā)低溫自發(fā)高溫自發(fā)NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S＜0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0△S>0判斷反應什么條件下自發(fā)進行？汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染,有人提出通過2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)來處理汽車尾氣。已知室溫（298K、101KPa）下：△H=-113.0KJ·mol-1△S=-143.5J·mol-1·K-1，該反應在室溫下能否自發(fā)進行？思考：如何加快反應速率？一種汽車尾氣凈化器?！鱄-T△S=-69.68KJ·mol-1<0,因此，室溫下反應能自發(fā)進行。但該反應速率極慢。1．反應的自發(fā)性只能用于判斷反應的方向，不能確定反應是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時候發(fā)生，多快才能完成，就不是焓變判斷和熵變判斷能解決的問題了。注意2．在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結果。例如石墨經高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸?。練?1、下列說法不正確的是焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關的因素，多數(shù)的能自發(fā)進行的反應是放熱反應。B.在同一條件下不同物質有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。C.一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應放熱還是吸熱D.一個反應能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關C2、下列反應中，熵減小的是D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D3、下列說法正確的是∶（）A、凡是放熱反應都是自發(fā)的，由于吸熱反應都是非自發(fā)的；B、自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減少或不變；C、自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)；D、自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn)。4、自發(fā)進行的反應一定是∶（）A、吸熱反應B、放熱反應；C、熵增加反應D、熵增加和放熱反應CD5、某化學反應其△H=—122kJ·mol1，?S=231J·mol-1·K-1，則此反應在下列哪種情況下