高中化學(xué) 專題2 第2單元 第1課時 化學(xué)反應(yīng)的方向 蘇教版選修4

1、第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度第第1課時化學(xué)反應(yīng)的方向課時化學(xué)反應(yīng)的方向1什么是能量最低原理？什么是能量最低原理？【答案】【答案】原子的核外電子按一定規(guī)律排列原子的核外電子按一定規(guī)律排列(按能量由低到按能量由低到高的順序依次排布高的順序依次排布)才能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。從才能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。從宏觀物質(zhì)角度出發(fā)，物質(zhì)所具有的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。宏觀物質(zhì)角度出發(fā)，物質(zhì)所具有的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。2焓變是什么？焓變是什么？【答案】【答案】焓是物質(zhì)自身具有的能量，是物質(zhì)自身固有的性焓是物質(zhì)自身具有的能量，是物質(zhì)自身固有的性質(zhì)，用符號質(zhì)，用符號H表示

2、。焓無法測量，不同的物質(zhì)具有不同的焓。表示。焓無法測量，不同的物質(zhì)具有不同的焓。在化學(xué)反應(yīng)中由于反應(yīng)物和生成物所含的能量在化學(xué)反應(yīng)中由于反應(yīng)物和生成物所含的能量(焓焓)不同，就會不同，就會有能量的變化，這個能量的變化即焓值差，就是我們所說的焓有能量的變化，這個能量的變化即焓值差，就是我們所說的焓變。焓變用符號變。焓變用符號H表示，常用單位為表示，常用單位為kJmol1。從宏觀角度。從宏觀角度分析：分析：HH生成物生成物H反應(yīng)物反應(yīng)物，其中，其中H生成物生成物表示生成物的焓的總表示生成物的焓的總量；量；H反應(yīng)物反應(yīng)物表示反應(yīng)物的焓的總量。表示反應(yīng)物的焓的總量。1了解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性。了

3、解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性。2通過通過“有序有序”和和“無序無序”的對比，了解熵和熵變的概的對比，了解熵和熵變的概念。念。3初步了解焓變和熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響，能用焓初步了解焓變和熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響，能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。篤學(xué)一篤學(xué)一自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)比較項比較項自發(fā)過程自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)含含 義義在一定條件下，在一定條件下，_就就能自發(fā)進(jìn)行的過程能自發(fā)進(jìn)行的過程在一定溫度和壓強下，無需外界在一定溫度和壓強下，無需外界幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng)幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng)特特 征征具有具有_，即反應(yīng)的某個方向在一定條件下是自，即

4、反應(yīng)的某個方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定不是發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定不是_的的不用借助于外力不用借助于外力方向性方向性自發(fā)自發(fā)比較項比較項自發(fā)過程自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)舉舉 例例高山流水，自由落體運動高山流水，自由落體運動鋼鐵生銹鋼鐵生銹應(yīng)應(yīng) 用用(1)可被用來完成有用功。如可被用來完成有用功。如H2燃燒可設(shè)計成原電燃燒可設(shè)計成原電池池(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為將水分解為H2和和O2篤學(xué)二篤學(xué)二化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)高能量高能量做功做功熱量熱量低能量低能量有有無無(2)熵增原

5、理熵增原理在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵_，即熵變即熵變(符號符號S)_零。零。(3)熵判據(jù)熵判據(jù)體系有自發(fā)地向混亂度體系有自發(fā)地向混亂度_(即即_)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用因此可用_來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。增大增大大于大于增加增加熵增熵增熵變熵變3復(fù)合判據(jù)復(fù)合判據(jù)體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向。因此，要正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行，必須綜向。因此，要正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行，必須綜合考慮反應(yīng)的焓變合考慮反應(yīng)的焓變

6、(H)和熵變和熵變(S)，只根據(jù)一個方面來判斷反，只根據(jù)一個方面來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是不全面的。應(yīng)進(jìn)行的方向是不全面的。【慎思【慎思1】 自發(fā)反應(yīng)是一定能發(fā)生反應(yīng)，而非自發(fā)反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)是一定能發(fā)生反應(yīng)，而非自發(fā)反應(yīng)是一定不能發(fā)生反應(yīng)嗎？一定不能發(fā)生反應(yīng)嗎？【答案】【答案】自發(fā)反應(yīng)、非自發(fā)反應(yīng)是指該反應(yīng)過程是否有自自發(fā)反應(yīng)、非自發(fā)反應(yīng)是指該反應(yīng)過程是否有自發(fā)進(jìn)行的傾向，而這個過程是否一定會發(fā)生則不能確定。如發(fā)進(jìn)行的傾向，而這個過程是否一定會發(fā)生則不能確定。如C的燃燒是一個自發(fā)反應(yīng)，但要想發(fā)生反應(yīng)，需借助外界條件點的燃燒是一個自發(fā)反應(yīng)，但要想發(fā)生反應(yīng)，需借助外界條件點燃才能發(fā)生。燃才能發(fā)生?！旧?/p>

7、思【慎思2】 H2的燃燒是自發(fā)反應(yīng)嗎？該過程體系的能量和的燃燒是自發(fā)反應(yīng)嗎？該過程體系的能量和熵如何變化，說明什么問題？熵如何變化，說明什么問題？【答案】【答案】H2的燃燒屬自發(fā)反應(yīng)，該過程放出熱量，體系能的燃燒屬自發(fā)反應(yīng)，該過程放出熱量，體系能量降低，但熵減小，說明判斷一定反應(yīng)進(jìn)行的方向要綜合考慮量降低，但熵減小，說明判斷一定反應(yīng)進(jìn)行的方向要綜合考慮焓判據(jù)和熵判據(jù)。焓判據(jù)和熵判據(jù)。【慎思【慎思3】 吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行嗎？舉例說明。吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行嗎？舉例說明?！敬鸢浮俊敬鸢浮坎灰欢?。多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，不一定。多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)能

8、自發(fā)進(jìn)行。如但也有不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。如Ba(OH)28H2O與氯化銨與氯化銨反應(yīng)。反應(yīng)?！旧魉肌旧魉?】 下列關(guān)于能量判據(jù)和熵判據(jù)的說法中，不正確下列關(guān)于能量判據(jù)和熵判據(jù)的說法中，不正確的是的是()A放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，吸熱的自發(fā)過放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程程一定為熵增加的過程B由能量判據(jù)由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ)以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)將更適合于所有的過程據(jù)將更適合于所有的過程C在室溫下碳酸鈣分解反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，但同樣是這在室溫下碳酸鈣分解反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，但同樣是這個吸熱反應(yīng)在較高溫度個吸熱反應(yīng)

9、在較高溫度(1 200 K)下則能自發(fā)進(jìn)行下則能自發(fā)進(jìn)行D放熱過程放熱過程(H0)或熵增加或熵增加(S0)的過程一定是自發(fā)的過程一定是自發(fā)的的【答案】【答案】D【解析】【解析】放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，如鐵生放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o明顯變化或增加的過程，如金銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o明顯變化或增加的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變，活潑金屬與酸的置換反應(yīng)熵增加剛石和石墨的互變熵不變，活潑金屬與酸的置換反應(yīng)熵增加等。吸熱的自發(fā)過程應(yīng)為熵增加的過程，否則，就無法進(jìn)行，等。吸熱的自發(fā)過程應(yīng)為熵增加的過程，否則，就無法進(jìn)行，如冰的融化、硝酸銨溶于水

10、等，故如冰的融化、硝酸銨溶于水等，故A對；很多情況下，簡單地對；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)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，所以應(yīng)兩個判據(jù)兼顧，絕不能片面地思考問題，因此果，所以應(yīng)兩個判據(jù)兼顧，絕不能片面地思考問題，因此B正正確，確，D是錯誤的；有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)是錯誤的；有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行，如碳酸鈣的分解反應(yīng)，故行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行，如碳酸鈣的分解反應(yīng)，故C正確。正確。1與焓變的關(guān)系與焓變的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變、熵變的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

11、與焓變、熵變的關(guān)系自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)的特點的特點放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)與焓變的與焓變的關(guān)系關(guān)系多數(shù)放熱反應(yīng)能自多數(shù)放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行發(fā)進(jìn)行(H0)NaOH(aq)HCl(aq)= NaCl(aq)H2O(l) 2Na(s)2H2O(l)= 2NaOH(aq)H2(g)自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)的特點的特點化學(xué)反應(yīng)有趨向于最大混亂度的傾向化學(xué)反應(yīng)有趨向于最大混亂度的傾向自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)與熵變的與熵變的關(guān)系關(guān)系許多熵增加的反應(yīng)在常溫、許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行。產(chǎn)生常壓下可以自發(fā)進(jìn)行。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)

12、的量氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，熵變通常都是增加的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增反應(yīng)正值，為熵增反應(yīng)2H2O2(aq)= 2H2O(l)O2(g)【例】下列說法正確的是【例】下列說法正確的是()AH0、S0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進(jìn)行BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.58 kJmol1能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向加的方向轉(zhuǎn)變的傾向C因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判

13、據(jù)熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)D在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向解析解析依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的復(fù)合判據(jù)依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的復(fù)合判據(jù)HTS0知：知：A項項H0，S0，則，則HTS一定小于一定小于0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，而行，而C項則不全面；項則不全面；D項催化劑只能改變反應(yīng)速率而不能改項催化劑只能改變反應(yīng)速率而不能改變反應(yīng)的方向。變反應(yīng)的方向。答案答案B從能量角度從能量角度(即焓變即焓變)看，化學(xué)反應(yīng)趨向于最低能量狀態(tài)的看，化學(xué)反應(yīng)趨向于最低能量狀態(tài)的傾向，而從熵變角度看，化學(xué)反應(yīng)呈現(xiàn)最大混亂度的傾向，在傾向，而從熵變角度看，化學(xué)反應(yīng)呈現(xiàn)最大混亂度的傾向，在實際的化學(xué)變化中，實際的化學(xué)變化中，H與與S傾向有時會出現(xiàn)矛盾，因此，在傾向有時會出現(xiàn)矛盾，因此，在分析一個具體化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向時，不能孤立地使用焓分析一個具體化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向時，不能孤立地使用焓判據(jù)或熵判據(jù)來分析，否則，可能會得出錯誤的結(jié)論，要注意判據(jù)或熵判據(jù)來分析，否則，可能會得出錯誤的結(jié)論，要注意應(yīng)用焓判據(jù)和熵判據(jù)綜合進(jìn)行分析，即凡是能夠使體系能量降應(yīng)用焓判據(jù)和熵判據(jù)綜合進(jìn)行分析，即凡是能夠使體系能量降低，熵增大的方向就是化學(xué)反應(yīng)容易進(jìn)行的方向。低，熵增大的方向就是化學(xué)反