高中化學第2章化學反應的方向限度與速率2.1化學反應的方向課件8魯科版

[聯(lián)想·質(zhì)疑]

汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代城市中的大氣污染物，為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應來處理汽車尾氣：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），你能否判斷這一方案是否可行？理論依據(jù)是什么？化學反應的方向?qū)W習目標1.通過分析焓變與熵變對反應的共同影響，能總結(jié)出這兩個因素的影響不是孤立的而是相互關(guān)聯(lián)的。2.能通過關(guān)系式△H-T△S由給定的△S數(shù)據(jù)定量判斷反應的方向3.通過分析關(guān)系式△H-T△S，能夠根據(jù)反應焓變的吸熱或放熱、反應熵變的熵增或熵減來定性判斷焓變和反應熵變對反應方向的影響。1.高山流水是一個自動進行的自然過程。高處水一定會流到低處嗎？2.低處水可以流至高處么？3.在“低水高流”的過程中一旦外界停止做功，該過程還能繼續(xù)進行下去嗎？可采取什么措施？思考與交流自發(fā)過程：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過程；非自發(fā)過程：在溫度和壓強一定條件下，需持續(xù)借助外部力量才能進行的過程?！居懻摗空埩信e你熟知的自發(fā)過程。①自然界中水總是自發(fā)地從高處往低處流；②電流從電勢高的地方向電勢低的地方流；③熱由高溫物體導向低溫物體等；（1）

體系趨于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄虻湍軤顟B(tài)（能量越低越穩(wěn)定），體系對外部做功或釋放熱量

自發(fā)過程的兩大變化趨勢：⑥火柴棒散落等。（2）

密閉體系趨于從有序趨于無序（無序體系更穩(wěn)定），

即混亂度趨于增大④墨水、氣體擴散；⑤食鹽溶解于水等；【探究】以“物體由高處自由下落”為代表，探究自發(fā)過程中有哪些變化趨勢。自發(fā)過程共同點：2.體系混亂度趨于增大。熵（S）：

1.描述體系混亂度的物理量

2.符號：S單位：J?mol-1?K-1克勞修斯

（德國）

S熵3.特點（1）熵值越大，體系混亂度越大。共同點：2.體系混亂度趨于增大，即熵增加。CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金剛石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7標準狀況下：1mol不同物質(zhì)的熵S(Jmol-1K-1)

（2）同一條件：不同物質(zhì)的熵值不同69.9J?mol-1?K-147.9J?mol-1?K-1188.7J?mol-1?K-1同一物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)三種狀態(tài)下水的熵

冰水水蒸氣4.反應熵變

(1)符號：△S(2)表達式:△S=S總和(生成物)–S總和(反應物)(3)正負判斷：①氣體體積增大的反應：

△S>0,熵增加反應②氣體體積減小的反應：

△S<0,熵減小反應

自發(fā)過程：

在一定溫度、壓強條件下，不借助(光、電能等）外部力量就能自動進行的過程。自發(fā)反應：

在一定溫度、壓強下，不借助(光、電能等）外部力量即能進行，或具有發(fā)生的可能性的反應稱為自發(fā)反應。發(fā)反應是從屬于自發(fā)過程的，是屬于自發(fā)過程的一部分。那么我們該如何判斷一個過程，一個反應能否自發(fā)進行呢？一個過程或者一個反應要自發(fā)的進行是否要符合什么條件呢？自發(fā)過程的兩大變化趨勢：（1）體系能量降低，對外部做功或釋放熱量（2）體系混亂度增大，即熵增加那么自發(fā)反應呢？【探究】以“物體由高處自由下落”為代表，探究自發(fā)過程中有哪些變化趨勢。自發(fā)過程觀察下列幾個自發(fā)進行的化學反應，找出它們的共同之處:(1)鈉與水反應2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)△H=－368kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=－824kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol共同點：△H<0，放熱反應，

反應物的總能量＞生成物的總能量。

共同點：1.體系能量降低，對外部做功或釋放熱量自發(fā)反應吸熱能吸熱不自發(fā)自發(fā)結(jié)論：ΔH<0，反應放熱有利于反應的自發(fā)進行。但焓變僅是決定反應能否自發(fā)進行的一個因素，不是唯一因素。反應的焓變與反應方向的關(guān)系？一、反應焓變與反應方向注意：（1）焓判據(jù)只能用于判斷反應的方向，能否實現(xiàn)要看具體條件；自發(fā)過程的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時體系會對外部做功或釋放熱量)，自發(fā)反應中焓變小于0，這一經(jīng)驗規(guī)律就是焓判據(jù)，是判斷化學反應進行方向的判據(jù)之一。（2）焓判據(jù)只判斷一定條件化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關(guān)；（3）反應焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素，但不是唯一因素。

反應的熵變與反應方向的關(guān)系？增大增大自發(fā)過程共同點：2.體系混亂度增大，即熵增加自發(fā)反應增大增大減小結(jié)論：熵增加（ΔS＞0）有利于反應的進行。但熵變僅是決定反應能否自發(fā)進行的一個因素，不是唯一因素。反應的熵變與反應方向的關(guān)系？注意：（1）熵變只是反應能否自發(fā)進行的一種因素；（2）熵變（△S）只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無關(guān)；（3）熵判據(jù)只判斷一定條件化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關(guān)。二、反應熵變與反應方向

在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理。在用來判斷化學反應方向時就稱為熵判據(jù)?？茖W家們總結(jié)出了一條公式：△G＝△H－T△S△G代表的是體系自由能的變化，用自由能變化來判斷反應進行的方向是最全面最科學的。當△G<0時，反應就可以自發(fā)進行，當△G＞0時，反應就不能自發(fā)進行。視野拓展三、焓變與熵變對反應方向的共同影響——復合判據(jù)

1.判據(jù)：△H-T△S2.判據(jù)與反應的自發(fā)性：

<

0反應自發(fā)△H-T△S=0達平衡狀態(tài)

>0反應不能自發(fā)

3.適用判據(jù)應注意的問題：（1）判斷反應的自發(fā)性要結(jié)合△H和△S，利用△H-T△S（2）條件是一定溫度、壓強下（3）反應具有自發(fā)性，只能說明這個反應有進行的趨勢，但這個反應到底能不能反應，那還要看反應進行的限度和反應進行的速率。反應在該狀況下能否自發(fā)進行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０＜０自發(fā)進行＞０不自發(fā)進行低溫時＞０,高溫時＜０低溫時＜０,高溫時＞０低溫不自發(fā),高溫自發(fā)低溫自發(fā),高溫不自發(fā)

H

Ｓ

H-T

S小結(jié)：溫度與反應方向

判斷下列4個反應在什么條件下自發(fā)進行1.2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)

△H>0△S>02.2CO(g)=2C(s,石墨)+O2(g)

△H>0△S<03.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)

△H<0△S<04.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)

△H>0△S>0汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，為了減輕大氣污染，化學家提出通過以下反應來處理汽車尾氣：2NO（g）+2CO（g)=N2（g）+2CO2（g）這一方案可行嗎？你需要哪些數(shù)據(jù)？298K、100kPa下，該反應的△H=-746.8KJ·mol-1

，△

S=-197.5J·mol-1·K-1追根尋源2NO（g）+2CO（g)=N2（g）+2CO2（g）298K、100kPa下，該反應的

△H=-746.8KJ·mol-1

，△S=-197.5J·mol-1·K-1計算得：△

H-T△S=-746.8

KJ·mol-1

-298K×(-197.5×10-3

KJ·mol-1·K-1)=-687.9KJ·mol-1<0即：△

H-T△S<0,因此室溫下反應能自發(fā)進行。注意：反應具有自發(fā)性，只能說明這個反應有進行的趨勢，但這個反應到底能不能發(fā)生，那還要看反應的速率等問題。1.某反應２AB(g)=C(g)+3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應在低溫下能自發(fā)進行，則該反應的ΔH、ΔS應為（）

A.ΔH<0，ΔS>0B.ΔH<0，ΔS<0C.ΔH>0，ΔS>0D.ΔH>0，ΔS<0C[達標檢測]

2.

(無錫高二檢測)下列反應在任意溫度下一定能自發(fā)進行的是(

)D[達標檢測]3.已知反應CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△H=178.2KJ·mol-1△S=169.6J·mol-1·K-1計算說明此反應在室溫下能否自發(fā)進行？若不能需要在何溫度下才能自發(fā)進行？4.

P4031.下列說法完全正確的是（）

A.放熱反應均是自發(fā)反應

B.ΔS為正值的反應均是自發(fā)反應

C.物質(zhì)的量增加的反應，ΔS為正值

D.如果ΔH和ΔS均為正值，當溫度升高時，反應可能自發(fā)進行2.下列反應中，ΔS最大的是（）

A.CaCO3(s