2024高中化學專題2化學反應速率與化學平衡第二單元化學反應的方向和限度第1課時化學反應的方向教案蘇教版選修4

PAGE5-第1課時化學反應的方向[明確學習目標]1.了解自發(fā)過程和化學反應的自發(fā)性。2.了解熵和熵變的概念。3.初步了解焓變和熵變對化學反應方向的影響，能用焓變和熵變說明化學反應的方向。1.化學反應的方向與自然界中的很多改變一樣，化學反應具有eq\o(□,\s\up4(01))方向性。很多化學反應的正反應能自動進行，而其逆反應無法自動進行。在確定溫度和壓強下，無需eq\o(□,\s\up4(02))外界幫助就能自動進行的反應稱之為自發(fā)反應。2．焓變與化學反應方向自然界中的很多自發(fā)過程，無論是物理過程還是化學過程，都有由能量較eq\o(□,\s\up4(03))高狀態(tài)向能量較eq\o(□,\s\up4(04))低狀態(tài)轉化的傾向。探討表明，對于化學反應而言，絕大多數eq\o(□,\s\up4(05))放熱反應(ΔHeq\o(□,\s\up4(06))<0)都能自發(fā)進行，且反應eq\o(□,\s\up4(07))放出的熱量越多，體系能量eq\o(□,\s\up4(08))降低得越多，反應越eq\o(□,\s\up4(09))完全。3．熵變與化學反應方向(1)熵：衡量一個體系eq\o(□,\s\up4(10))混亂度的物理量。用符號S表示。在一個由大量微粒(分子、原子、離子)構成的體系中，微粒之間無規(guī)則排列的程度越eq\o(□,\s\up4(11))大，體系的熵越eq\o(□,\s\up4(12))大。(2)熵變：反應前后體系熵的改變叫做反應的熵變。用符號ΔS表示。ΔS>0：發(fā)生改變后體系的混亂度eq\o(□,\s\up4(13))增大；ΔS<0：發(fā)生改變后體系的混亂度eq\o(□,\s\up4(14))減小?；瘜W反應的ΔS越eq\o(□,\s\up4(15))大，越eq\o(□,\s\up4(16))有利于反應自發(fā)進行。4．化學反應方向的推斷焓變熵變化學反應的自發(fā)性ΔH<0ΔS>0確定能自發(fā)進行ΔH>0ΔS<0確定不能自發(fā)進行ΔH<0ΔS<0較低溫度下能自發(fā)進行ΔH>0ΔS>0較高溫度下能自發(fā)進行1．自發(fā)反應確定能發(fā)生反應，而非自發(fā)反應確定不能發(fā)生反應嗎？提示：自發(fā)反應、非自發(fā)反應是指該反應過程是否有自發(fā)進行的傾向，而這個過程是否確定會發(fā)生則不能確定。如C的燃燒是一個自發(fā)反應，但要想發(fā)生反應，需借助外界條件點燃才能發(fā)生；NaCl和H2O反應生成NaOH、H2和Cl2是非自發(fā)的，但在通電(借助外力)的條件下可以發(fā)生。2．吸熱反應確定不能自發(fā)進行嗎？舉例說明。提示：不確定。多數自發(fā)進行的化學反應是放熱反應，但也有不少吸熱反應能自發(fā)進行。如Ba(OH)2·8H2O晶體與氯化銨晶體的反應?；瘜W反應的方向1．自發(fā)過程與自發(fā)反應的比較自發(fā)過程自發(fā)反應含義在確定條件下，不用借助于外力就能自發(fā)進行的過程在給定的條件下，可以自發(fā)地進行到顯著程度的化學反應特征具有方向性，即過程的某個方向在確定條件下自發(fā)進行，而該過程逆方向在該條件下確定是不自發(fā)的舉例高山流水，自由落體，冰雪溶化酸堿中和，鋼鐵生銹，一水合氨分解關系自發(fā)過程可以是物理過程，不確定是自發(fā)反應；自發(fā)反應確定是自發(fā)過程(1)自發(fā)反應事實上不確定能夠發(fā)生，非自發(fā)反應在確定條件下也可能發(fā)生。(2)在描述某個反應是否屬于自發(fā)反應時，確定要留意探討該反應的前提條件，假如沒有指明反應條件，則不能推斷該反應是否屬于自發(fā)反應。如碳酸鈣的分解反應在低溫下是非自發(fā)的，但在高溫下是自發(fā)的。2．熵變(1)影響熵(S)大小的因素①同一條件下，不同的物質熵值不同。②同一物質的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關，如對同一物質而言S(g)>S(l)>S(s)。③與物質的量的關系：物質的量越大，分子數越多，熵值越大。(2)常見的熵增加過程：固體的溶解過程、氣體的擴散過程、水的汽化過程及墨水的擴散過程等。(3)常見的熵增加反應：氣體的物質的量增大的反應。3．與自由能改變的關系(1)焓變和熵變均不能單獨確定化學反應進行方向，為了判定化學反應進行方向采納自由能推斷。ΔG＝ΔH－TΔS即eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(ΔH－TΔS<0反應能自發(fā)進行,ΔH－TΔS＝0反應達到平衡狀態(tài),ΔH－TΔS>0反應不能自發(fā)進行))(2)數學象限法推斷化學反應的自發(fā)性(如圖)[對點練習]1．下列說法完全正確的是()A．自發(fā)進行的反應均是放熱反應B．ΔS為正值的反應均能自發(fā)進行C．物質的量增加的反應，ΔS為正值D．CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0答案D解析有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A錯誤；熵變與反應的自發(fā)性有關，但不能獨立地作為反應是否自發(fā)的判據，故B錯誤；物質的量增加的反應，其混亂度不確定增加，即ΔS不確定為正值，如2H2S(g)＋O2(g)=2H2O(l)＋2S(s)，故C錯誤；CaCO3(s)分解產生了氣體，為熵增加反應，故D正確。2．已知在等溫等壓條件下，化學反應方向的判據為ΔH－TΔS<0反應能自發(fā)進行ΔH－TΔS＝0反應達到平衡狀態(tài)ΔH－TΔS>0反應不能自發(fā)進行設反應A=D＋EΔH－TΔS＝(－4500＋11T)J·mol－1，要防止反應發(fā)生，溫度必需()A．高于409KB．低于136KC．高于136K而低于409KD．低于409K答案A解析要防止反應發(fā)生需滿意ΔH－TΔS>0的條件，解不等式得T>409K，故A正確。規(guī)律方法(1)不能片面地用焓判據、熵判據孤立推斷。(2)不能忽視溫度在大多數化學反應方向推斷中的作用。(3)不能錯誤認為“自發(fā)反應”不須要任何條件。(4)不能忽視ΔH、T、ΔS單位的協調一樣。本課歸納總結1．下列說法中正確的是()A．能自發(fā)進行的反應確定能快速發(fā)生B．不能自發(fā)進行的反應確定不能發(fā)生C．能自發(fā)進行的反應也可能沒有發(fā)生D．常溫下，2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2H2↑＋O2↑，即常溫下水的分解反應是自發(fā)反應答案C解析能否自發(fā)進行與反應進行的快慢沒有必定的聯系，能自發(fā)進行的反應，不確定反應快，因為反應進行的快慢受反應條件的影響，A項錯誤；非自發(fā)反應在確定條件下也可實現，B項錯誤；D項屬于非自發(fā)反應，只有C項符合題意。2．在確定溫度下，能夠用于推斷一個反應是不是自發(fā)過程的依據是()A．只與焓變有關 B．只與熵變有關C．由焓變和熵變共同確定 D．與焓變、熵變皆無關答案C解析利用焓判據和熵判據來推斷一個反應是否能夠自發(fā)進行，如ΔH<0，ΔS>0的反應確定能自發(fā)進行。3．已知吸熱反應2CO(g)=2C(s)＋O2(g)，設ΔH和ΔS不隨溫度而變，下列說法中正確的是()A．低溫下能自發(fā)進行B．高溫下能自發(fā)進行C．任何溫度下都能自發(fā)進行D．任何溫度下都不能自發(fā)進行答案D解析已知反應2CO(g)=2C(s)＋O2(g)的ΔH>0，ΔS<0，所以ΔH－TΔS>0，在任何溫度下反應都是不能自發(fā)進行的，A、B、C錯誤，D正確。4．25℃和1.01×105Pa時，反應2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ/mol能自發(fā)進行，其緣由是()A．該反應是吸熱反應B．該反應是放熱反應C．該反應是熵減小的反應D．該反應熵增效應大于能量效應答案D解析依據熵判據，該反應是熵增反應，能自發(fā)進行；依據焓判據，該反應是吸熱反應，不能自發(fā)進行。事實上該反應能自發(fā)進行，說明熵增效應大于能量效應。5．向錐形瓶中加入約20gNH4Cl晶體，在一小木塊上灑少量水，將錐形瓶放在木頭上，再向其中加入約40gBa(OH)2·8H2O。用玻璃棒將固體充分混合勻稱，靜置?；卮鹣铝懈鲉栴}：(1)拿起木塊時發(fā)覺__________________，證明該反應的ΔH________0(填“>”或“<”)。(2)寫出反應的化學方程式：___________________________。該反應中有________生成，可證明ΔS________(填“>”或“<”)0。(3)下列改變過程與該試驗中的焓變