高中化學 專題2 第2單元 第1課時 化學反應的方向 蘇教版選修4

1、第二單元化學反應的方向和限度第二單元化學反應的方向和限度第第1課時化學反應的方向課時化學反應的方向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。在化學反應中由于反應物和生成物所含的能量在化學反應中由于反應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反應物反應物，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反應物反應物表示反應物的焓的總量。表示反應物的焓的總量。1了解自發(fā)過程和化學反應的自發(fā)性。了

3、解自發(fā)過程和化學反應的自發(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反應方向的影響，能用焓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。變和熵變說明化學反應的方向。篤學一篤學一自發(fā)過程和自發(fā)反應自發(fā)過程和自發(fā)反應比較項比較項自發(fā)過程自發(fā)過程自發(fā)反應自發(fā)反應含含 義義在一定條件下，在一定條件下，_就就能自發(fā)進行的過程能自發(fā)進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行的反應幫助就能自動進行的反應特特 征征具有具有_，即反應的某個方向在一定條件下是自，即

4、反應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)反應自發(fā)反應舉舉 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應 用用(1)可被用來完成有用功。如可被用來完成有用功。如H2燃燒可設計成原電燃燒可設計成原電池池(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篤學二篤學二化學反應進行方向的判據(jù)化學反應進行方向的判據(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)過程將導致體系的熵在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵_，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_)的方向轉變的傾向，的方向轉變的傾向，因此可用因此可用_來判斷反應進行的方向。來判斷反應進行的方向。增大增大大于大于增加增加熵增熵增熵變熵變3復合判據(jù)復合判據(jù)體系能量降低和混亂度增大都有促使反應自發(fā)進行的傾體系能量降低和混亂度增大都有促使反應自發(fā)進行的傾向。因此，要正確判斷一個化學反應是否能自發(fā)進行，必須綜向。因此，要正確判斷一個化學反應是否能自發(fā)進行，必須綜合考慮反應的焓變合考慮反應的焓變

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進行的方向是不全面的。應進行的方向是不全面的?！旧魉肌旧魉?】 自發(fā)反應是一定能發(fā)生反應，而非自發(fā)反應是自發(fā)反應是一定能發(fā)生反應，而非自發(fā)反應是一定不能發(fā)生反應嗎？一定不能發(fā)生反應嗎？【答案】【答案】自發(fā)反應、非自發(fā)反應是指該反應過程是否有自自發(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，而這個過程是否一定會發(fā)生則不能確定。如發(fā)進行的傾向，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，但要想發(fā)生反應，需借助外界條件點的燃燒是一個自發(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。燃才能發(fā)生?！旧?/p>

7、思【慎思2】 H2的燃燒是自發(fā)反應嗎？該過程體系的能量和的燃燒是自發(fā)反應嗎？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，該過程放出熱量，體系能的燃燒屬自發(fā)反應，該過程放出熱量，體系能量降低，但熵減小，說明判斷一定反應進行的方向要綜合考慮量降低，但熵減小，說明判斷一定反應進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】 吸熱反應一定不能自發(fā)進行嗎？舉例說明。吸熱反應一定不能自發(fā)進行嗎？舉例說明?！敬鸢浮俊敬鸢浮坎灰欢ā６鄶?shù)自發(fā)進行的化學反應是放熱反應，不一定。多數(shù)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

8、自發(fā)進行。如但也有不少吸熱反應能自發(fā)進行。如Ba(OH)28H2O與氯化銨與氯化銨反應。反應?！旧魉肌旧魉?】 下列關于能量判據(jù)和熵判據(jù)的說法中，不正確下列關于能量判據(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以焓變?yōu)榛A)和熵判據(jù)組合成的復合判和熵判據(jù)組合成的復合判據(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不能自發(fā)進行，但同樣是這在室溫下碳酸鈣分解反應不能自發(fā)進行，但同樣是這個吸熱反應在較高溫度個吸熱反應

9、在較高溫度(1 200 K)下則能自發(fā)進行下則能自發(fā)進行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；也可能是熵無明顯變化或增加的過程，如金銹、氫氣燃燒等；也可能是熵無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熵增加等。吸熱的自發(fā)過程應為熵增加的過程，否則，就無法進行，等。吸熱的自發(fā)過程應為熵增加的過程，否則，就無法進行，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，可能會出現(xiàn)相反的判斷結只用其中一個判據(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，絕不能片面地思考問題，因此果，所以應兩個判據(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；有一些吸熱反應在室溫條件下不能自發(fā)進是錯誤的；有一些吸熱反應在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行，如碳酸鈣的分解反應，故行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行，如碳酸鈣的分解反應，故C正確。正確。1與焓變的關系與焓變的關系化學反應進行的方向與焓變、熵變的關系化學反應進行的方向

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

12、的量氣體的反應，氣體物質(zhì)的量增加的反應，熵變通常都是增加的反應，熵變通常都是正值，為熵增反應正值，為熵增反應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的反應在溫度低時不能自發(fā)進行的反應在溫度低時不能自發(fā)進行BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.58 kJmol1能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉變的傾向加的方向轉變的傾向C因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變或因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判

13、據(jù)熵變均可以單獨作為反應自發(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，可以改變化學反應進行的方向變化學反應進行的方向解析解析依據(jù)反應自發(fā)進行的復合判據(jù)依據(jù)反應自發(fā)進行的復合判據(jù)HTS0知：知：A項項H0，S0，則，則HTS一定小于一定小于0，反應能自發(fā)進，反應能自發(fā)進行，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速率而不能改項催化劑只能改變反應速率而不能改變反應的方向。變反應的方向。答案答案B從能量角度從能量角度(即焓變即焓變)看，化學反應趨向于最低能量狀態(tài)的看，化學反應趨向于最低能量狀態(tài)的傾向，而從熵變角度看，化學反應呈現(xiàn)最大混亂度的傾向，在傾向，而從熵變角度看，化學反應呈現(xiàn)最大混亂度的傾向，在實際的化學變化中，實際的化學變化中，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反應自發(fā)進行的方向時，不能孤立地使用焓分析一個具體化學反應自發(fā)進行的方向時，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論，要注意應用焓判據(jù)和熵判據(jù)綜合進行分析，即凡是能夠使體系能量降應用焓判據(jù)和熵判據(jù)綜合進行分析，即凡是能夠使體系能量降低，熵增大的方向就是化學反應容易進行的方向。低，熵增大的方向就是化學反