第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1課時(shí)

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)與技能:

1、理解焓判據(jù)、熵的概念;

2、理解焓判據(jù)和熵判據(jù)對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的共同影響;

3、學(xué)會(huì)利用焓判據(jù)和熵判據(jù)分析化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。

過程與方法:

1、利用已知事實(shí),學(xué)生討論得出焓變與熵變與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的關(guān)系

情感態(tài)度與價(jià)值觀:

學(xué)會(huì)從不同的角度去綜合的分析問題,靈活運(yùn)用理論依據(jù)進(jìn)行解題。

教學(xué)重點(diǎn)

利用焓判據(jù)和熵判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向

教學(xué)難點(diǎn)

焓判據(jù)和熵判據(jù)的綜合運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向——化學(xué)反應(yīng)速率——化學(xué)平衡——?生活中的自發(fā)過程(1)自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流；(2)鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹?；瘜W(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程(1)甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=－802.3kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=－824kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol

共同點(diǎn)——?E反

>E生,△H<0放熱反應(yīng)一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過程：在一定條件下不需要外力作用就可以自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)過程?！罟餐攸c(diǎn)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。2、自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應(yīng)?！钐卣鳎壕哂蟹较蛐裕捶磻?yīng)在某個(gè)方向在一定條件下是自發(fā)的，其逆方向的反應(yīng)在該條件下肯定不自發(fā)。

1.焓判據(jù)：自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是焓判據(jù)，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。二、焓判據(jù)放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。(1)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。例如：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s)ΔH(298K)＝－444.3kJ/mol(2)有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)＝CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH(298K)＝＋37.30kJ/mol(3)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。例如：CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)

ΔH(298K)＝＋178.2kJ/mol2.焓判據(jù)的應(yīng)用反應(yīng)能量判據(jù)不能作為決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的惟一因素。

有些過程是自發(fā)的，但有的與物質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，但用焓判據(jù)卻無法解釋清楚，例如：兩種不同氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行，無須借助外力。（與能量無關(guān)）N2O5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自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)三、熵、熵增原理、熵判據(jù)1.熵：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，這種推動(dòng)體系變化的因素稱作熵（S，單位:

J·mol-1·K-1）。2.熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理(△S>0)。體系混亂度有增加的傾向3.熵判據(jù)：用熵變(△S)來判斷化學(xué)反應(yīng)方向時(shí)就稱為熵判據(jù)。熵值最大熵值最小【結(jié)論】同一物質(zhì)的熵值：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)4.物質(zhì)熵大小規(guī)律(1)同一種物質(zhì)的熵值(2)熵值與物質(zhì)的量的關(guān)系：物質(zhì)的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大。例如：2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)

ΔS＞05.熵判據(jù)的應(yīng)用(1)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)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增加的反應(yīng)。例如：C(石墨，s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)(2)吸熱的自發(fā)過程應(yīng)為熵增加的過程如冰的融化、硝酸銨溶于水等。(3)無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是熵增加的過程如兩種理想氣體的混合等。(4)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、鋁熱反應(yīng)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)熵增等……事實(shí)證明，熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素，但也不能作為唯一判據(jù)。五、復(fù)合判據(jù)吉布斯自由能變G=H-TS(Ｇ<0反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行)HSG反應(yīng)在該狀況下能否自發(fā)進(jìn)行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０低溫時(shí)＞０,高溫時(shí)＜０＜０＞０低溫時(shí)＜０,高溫時(shí)＞０自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行低溫不自發(fā),高溫自發(fā)低溫自發(fā),高溫不自發(fā)1.過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如：金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題了。注意2.在討論過程的方向時(shí)，指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如：石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸?。小結(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1.焓判據(jù)：2.熵判據(jù)：3.復(fù)合判據(jù)：能量降低的方向,就是反應(yīng)容易進(jìn)行的方向(H<0)熵增的方向,就是反應(yīng)容易進(jìn)行的方向(S>0)吉布斯自由能減小的方向，就是反應(yīng)容易進(jìn)行的方向(G<0)1.下列說法正確的是(

)A.放熱反應(yīng)不一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)B.吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進(jìn)行的C.自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生D.反應(yīng)速率快的一定是自發(fā)進(jìn)行的2.下列說法中正確的是(

)A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，凡是吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大的反應(yīng)，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變的反應(yīng)C．自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)D．自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)課堂訓(xùn)練AC3.下列對(duì)熵的理解不正確的是(

)A．同種物

質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，固態(tài)時(shí)熵值最小B．體系越有序，熵值越??；越混亂，熵值越大C．與外界隔離的體系，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵減小D．25℃、1.01×105Pa時(shí)，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反應(yīng)4.下列關(guān)于判斷過程的方向的說法正確的是(

)A．所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)C．由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程D．同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同CC5.某反應(yīng)：A=B+C在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，在高溫下能自發(fā)進(jìn)行，對(duì)該反應(yīng)過程ΔH、ΔS的判斷正確的是(

)

A．ΔH＜0、ΔS＜0B．ΔH＞0、ΔS＜0C．ΔH＜0、ΔS＞0D．ΔH＞0、ΔS＞06.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)方向的確定，下列說法中正確的是(

)A．溫度、壓力一定時(shí)，放熱的熵減小的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行B．溫度、壓力一定時(shí)，焓因素和熵因素共同決定一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的方向C．反應(yīng)焓變是決定反應(yīng)能否進(jìn)行的惟一因素D．固體的溶解過程與熵變無關(guān)DB7.閃電時(shí)空氣中的N2和O2發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋O2(g)＝

2NO(g)ΔH＝＋180.50kJ/mol，ΔS＝247.7J/(mol·K)，若不考慮溫度對(duì)該反應(yīng)焓變的影響，則下列說法中正確的是(

)A．在1000℃時(shí)，此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行B．