化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向課標(biāo)

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向課標(biāo)第1頁/共18頁學(xué)習(xí)要求：1.掌握焓的概念、熵的概念2.利用焓判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向3.利用熵判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向4.利用復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向第2頁/共18頁未涂防銹漆的鋼制器件會生銹、香水會擴(kuò)散到空氣中等，這些都是不用借助外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過程；用水泵把水從低水位升至高水位，高溫高壓可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，這些是必須在外界對體系施加某種作用時(shí)才能實(shí)現(xiàn)的過程?；瘜W(xué)反應(yīng)中為什么有的能夠自發(fā)進(jìn)行，不需要借助外力，而有些反應(yīng)或過程需要在特定條件下才能進(jìn)行呢？這就是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向的問題。第3頁/共18頁一：化學(xué)反應(yīng)的方向1.自發(fā)反應(yīng)：2.非自發(fā)反應(yīng)：在一定溫度和壓強(qiáng)下，無需外界幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng)。自發(fā)過程的特征：有明確的方向性，具有對外做功的本領(lǐng)。要逆轉(zhuǎn)必須借助外界做功。在一定條件下，需要外界做功才能進(jìn)行的反應(yīng)。第4頁/共18頁說明：

(1)自然界中水由高處往低處流是自發(fā)過程，其逆過程就是非自發(fā)過程，甲烷與氧氣混合遇火就燃燒是自發(fā)反應(yīng)，其逆向是非自發(fā)反應(yīng)。

(2)自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來完成有用功。如向下流動的水可推動機(jī)器，甲烷燃燒可在內(nèi)燃機(jī)中被利用來做功，可將氫氣燃燒反應(yīng)設(shè)計(jì)成燃料電池等。

(3)非自發(fā)過程要想發(fā)生，則必須對它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。第5頁/共18頁1.能量判據(jù)：反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時(shí)體系會對外做功或者釋放熱量～△H﹤0）。⑤4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)△H<0二：判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=－802.3kJ/mol②2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=－824kJ/mol③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

△H=－571.6kJ/mol④NH3+HCl=NH4Cl

△H<0(1).大多數(shù)放熱反應(yīng)(△H<0)都能自發(fā)進(jìn)行。第6頁/共18頁①室溫下硝酸銨的溶解：

NH4NO3(s)=NH4＋＋(aq)＋NO3－(aq)

△H>0③2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)△H>0②CaCO3(s)===CaO(s)+O2↑(g)△H>0高溫(2).有的吸熱反應(yīng)(△H>0)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行焓變(△H)是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一但不是唯一因素。第7頁/共18頁1.熵：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量稱為熵。2.符號：用S表示。3.單位：J·mol－1·K－1T(K)=273+t(℃)4.熵值S越大，體系混亂度越大。同一物質(zhì)，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。5.大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向。2.熵判據(jù)：反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向熵變(△S):化學(xué)反應(yīng)前后體系熵的變化。

△S=S產(chǎn)物－S反應(yīng)物△S>0熵增反應(yīng)能自發(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)△S<0熵減反應(yīng)難自發(fā)進(jìn)行第8頁/共18頁

－10℃的液態(tài)水能自動結(jié)冰成為固態(tài)、H2在O2中燃燒為熵減反應(yīng)，它在一定條件下也可自發(fā)進(jìn)行。因此熵判據(jù)判斷過程的方向也是不全面的。很多情況下，簡單地只用其中一個(gè)判據(jù)去判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)－自由能將更適合于所有的反應(yīng)過程。第9頁/共18頁3.復(fù)合判據(jù):焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響∶（——自由能變化△Ｇ）?G=?H—T?S

?G<0

的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行

?G=0的反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

?G>0的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行

?H<0,?S>0

能自發(fā)進(jìn)行

?H>0,?S<0不能自發(fā)進(jìn)行

?H<0,?S<0？

?H>0,?S>0？第10頁/共18頁4、吉布斯自由能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向

△G=△H-T△SNH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S<0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0△S>0判斷這兩個(gè)反應(yīng)什么條件下自發(fā)進(jìn)行低溫可行高溫可行第11頁/共18頁典例剖析∶1.

下列過程是非自發(fā)的是∶（）A、水由高處向低處流；B、天然氣的燃燒；C、鐵在潮濕空氣中生銹；D、室溫下水結(jié)成冰2.

碳酸銨〔(NH4)2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是∶（）A、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大；B、其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量；C、其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解；D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。DAC第12頁/共18頁3.下列說法正確的是∶（）A、放熱反應(yīng)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、有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。4.250C和1.01×105Pa時(shí)，反應(yīng)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.8kJ/mol自發(fā)進(jìn)行的原因是：A、是吸熱反應(yīng)；B、是放熱反應(yīng)；C、是熵減少的反應(yīng)；D、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。DD第13頁/共18頁5.下列說法正確的是()A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)性的B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變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)。

C

6.水在273K、1．01×105Pa時(shí)可轉(zhuǎn)化為固態(tài)，在373K時(shí)則又可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。若分別用S(g)、S(1)、S(s)表示水的氣、液、固三種狀態(tài)的熵值，則下列表達(dá)式中，正確的是()A．S(g)<S(1)<S(s)B．S(g)>S(1)>S(s)C．S(g)>S(1)=S(s)D．S(g)>S(s)>S(1)B第14頁/共18頁

7.某化學(xué)反應(yīng)其△H=-122kJ·mol-1，?S=231J·mol-1·K-1，則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行()A．在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行

B．在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行

C．僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行

D．僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行A第15頁/共18頁9．煤中含有硫，燃燒時(shí)會產(chǎn)生有害的SO2，用生石灰可以消除SO2，減少污染，其反應(yīng)為CaO(s)+SO2(s)==CaSO3(s)298K、1.01×105Pa時(shí)，此反應(yīng)的△H=-402.0kJ·mol-1，?S=345.7J·mol-1·K-1，在室溫下自發(fā)進(jìn)行。則保持此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最高爐溫是多少(焓變△H及熵變?S受溫度的影響可忽略)??G=?H—T?S<0T>?H/?ST>-402000J.mol-1/345.7J/mol.K=-1163K第16頁/共18頁3．下列說法中，正確的是()A．化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量變化的

B．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)