高中化判斷化反應(yīng)方向的依據(jù)課件魯科選修

高中化判斷化反應(yīng)方向的依據(jù)課件魯科選修學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解物質(zhì)變化過程的自發(fā)性。2.通過“有序”和“無序”的對比，了解熵和熵變的概念。3.初步了解焓變和熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響，能用焓變和熵變解釋化學(xué)反應(yīng)的方向。第2頁,共39頁，2024年2月25日，星期天一、自發(fā)反應(yīng)1.自發(fā)反應(yīng)：在一定溫度和壓強(qiáng)下，無需外界幫助就能__________的反應(yīng)。2.特征：(1)具有由能量_____狀態(tài)向能量_____狀態(tài)轉(zhuǎn)化的傾向。(2)具有趨向于體系混亂度_____的傾向。自動進(jìn)行較高較低增大第3頁,共39頁，2024年2月25日，星期天二、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)1.焓變與反應(yīng)的自發(fā)性的關(guān)系：(1)焓判據(jù)：絕大多數(shù)_________(ΔH__0)都能自發(fā)進(jìn)行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應(yīng)越完全。反應(yīng)的_____是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一。(2)局限：并非所有自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱的，有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。放熱反應(yīng)焓變<第4頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2.熵變與反應(yīng)的自發(fā)性的關(guān)系：(1)熵：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量，用S表示。(2)特點(diǎn)。①體系的混亂度越大，熵值_____。②同一物質(zhì)的不同狀態(tài)的熵值：S(s)__S(l)__S(g)。越大<<第5頁,共39頁，2024年2月25日，星期天(3)熵變：反應(yīng)前后體系熵的變化，用ΔS表示。即：ΔS=S(生成物)-S(反應(yīng)物)。ΔS__0為熵增反應(yīng)，ΔS__0為熵減反應(yīng)。(4)熵判據(jù)。①熵判據(jù)：化學(xué)反應(yīng)的ΔS_____，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。熵變是決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一個(gè)因素。②局限：并非所有自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是熵增反應(yīng)，有些熵減反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。><越大第6頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3.反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷：判斷一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，要綜合考慮___________。焓變和熵變第7頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1.辨析下列說法的正誤。(1)放熱反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。(

)(2)需要加熱的反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行。(

)(3)一定條件下水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)是熵減小的過程。(

)(4)某反應(yīng)在某條件下正反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該條件下其逆反應(yīng)必定不能自發(fā)進(jìn)行。(

)第8頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【答案解析】(1)×。分析：反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但放熱反應(yīng)不一定自發(fā)進(jìn)行，如物質(zhì)的燃燒。(2)×。分析：反應(yīng)條件是否需要加熱與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行無關(guān)。(3)√。分析：同一物質(zhì)的熵：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。(4)√。分析：反應(yīng)正向、逆向的焓變、熵變符號相反。第9頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2.下列對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?。辉交靵y，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)第10頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。體系越有序，熵值越小；越混亂，熵值越大；體系都有自發(fā)從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，此過程為熵增過程，C項(xiàng)錯(cuò)。第11頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3.下列過程能用焓判據(jù)解釋的是(

)A水總是自發(fā)地由高處往低處流B.高溫高壓下使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石C.有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列D.多次洗牌以后，撲克牌毫無規(guī)律地混亂排列的概率大【解析】選A。水由高處往低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向，屬于焓判據(jù)。石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是吸熱反應(yīng)，轉(zhuǎn)化過程不符合焓判據(jù)。C、D兩項(xiàng)只能用熵判據(jù)解釋。第12頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4.下列說法中正確的是(

)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)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的反應(yīng)C.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)?shù)臈l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)第13頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。放熱反應(yīng)常常是容易進(jìn)行的過程，吸熱反應(yīng)有些也是自發(fā)的，A項(xiàng)錯(cuò)；自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，B項(xiàng)錯(cuò)；過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，是否能實(shí)現(xiàn)還要看具體的條件，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)。第14頁,共39頁，2024年2月25日，星期天5.下列屬于熵增過程的是(

)A.CO2氣體變?yōu)镃O2固體B.氨氣和氯化氫氣體生成氯化銨晶體C.水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水D.碳酸氫銨受熱分解生成二氧化碳?xì)怏w、氨氣和水蒸氣【解析】選D。氣體變?yōu)橐后w或固體，是熵減過程，固體變?yōu)橐后w或氣體，是熵增的過程。第15頁,共39頁，2024年2月25日，星期天6.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，對該反應(yīng)過程ΔH、ΔS的判斷正確的是(

)A.ΔH<0

ΔS<0

B.ΔH>0

ΔS<0C.ΔH<0

ΔS>0 D.ΔH>0

ΔS>0【解析】選D。該反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)反應(yīng)，而高溫下能自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)ΔH和ΔS對反應(yīng)方向的共同影響可推知：ΔH>0，ΔS>0。第16頁,共39頁，2024年2月25日，星期天一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變、熵變的關(guān)系1.與焓變的關(guān)系：(1)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。如NaOH(aq)+HCl(aq)====NaCl(aq)+H2O(l)

ΔH<0(2)有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。如NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)====CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)ΔH>0第17頁,共39頁，2024年2月25日，星期天(3)還有一些吸熱反應(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CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)

ΔH>0(4)結(jié)論：能量變化是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。高溫====第18頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2.與熵變的關(guān)系：(1)許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行。如2H2O2(aq)====2H2O(l)+O2(g)

ΔS>0(2)有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行。如CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)

ΔS>0高溫====第19頁,共39頁，2024年2月25日，星期天(3)少數(shù)熵減小的反應(yīng)，它在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行。如NH3(g)+HCl(g)====NH4Cl(s)

ΔS<0(4)結(jié)論：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，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。第20頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【點(diǎn)撥】焓變、熵變與反應(yīng)進(jìn)行的方向(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，不能僅看焓變或僅看熵變。焓變、熵變雖然影響反應(yīng)進(jìn)行的方向，但二者都不是決定性因素，二者與溫度結(jié)合，才能最終判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。(2)判斷影響反應(yīng)方向的因素時(shí)需注意，焓變是指反應(yīng)放熱還是吸熱，即ΔH大于0還是小于0；熵變一般看反應(yīng)前后物質(zhì)的狀態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)生成氣態(tài)物質(zhì)，還是氣態(tài)生成固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)。第21頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【微思考】(1)NH3(g)+HCl(g)====NH4Cl(s)常溫下可自發(fā)進(jìn)行，則影響反應(yīng)方向的主要因素是什么？提示：該反應(yīng)是一個(gè)熵減的反應(yīng)，故反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行的主要影響因素是焓變。第22頁,共39頁，2024年2月25日，星期天(2)對于反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)

ΔH<0，從能量角度看該反應(yīng)是自發(fā)的，從熵變角度看該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？提示：不能自發(fā)進(jìn)行。放熱反應(yīng)，使物質(zhì)的總能量降低，使反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的趨勢。而從熵變角度看，該反應(yīng)的正反應(yīng)使物質(zhì)的混亂度降低，是熵減小的反應(yīng)。第23頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【過關(guān)題組】1.下列說法中不正確的是(

)A.體系有序性越高，熵值就越小B.自發(fā)過程可以導(dǎo)致體系的熵增大C.吸熱反應(yīng)不可以自發(fā)進(jìn)行D.同種物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大第24頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)熵用來表示混亂度，體系越混亂，熵值越高；(2)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行要綜合焓變、熵變判斷。【解析】選C。體系越混亂，熵值越高，越有序，熵值越低，A項(xiàng)正確；熵增有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，B項(xiàng)正確；有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，C項(xiàng)錯(cuò)；同種物質(zhì)的熵值：S(s)<S(l)<S(g)，D項(xiàng)正確。第25頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2.(2014·許昌高二檢測)下列自發(fā)反應(yīng)可用焓判據(jù)來解釋的是()A.2N2O5(g)====4NO2(g)+O2(g)

ΔH=56.7kJ·mol-1B.(NH4)2CO3(s)====NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH=74.9kJ·mol-1C.2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)

ΔH=-286kJ·mol-1D.CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)ΔH=178.2kJ·mol-1【解析】選C。C項(xiàng)是放熱反應(yīng)，從焓變角度來看，放熱反應(yīng)有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。第26頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【互動探究】(1)試舉例證明題1中C項(xiàng)是否正確。提示：不正確。如氯化銨和氫氧化鋇反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，但能自發(fā)進(jìn)行。(2)題2中C選項(xiàng)在任何條件下都自發(fā)進(jìn)行嗎？為什么？提示：不一定。因?yàn)樵摲磻?yīng)是熵減的反應(yīng)，需要確定溫度才能確定反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行。第27頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【變式訓(xùn)練】能用焓判據(jù)判斷下列過程方向的是(

)A.濕的衣服經(jīng)過晾曬變干B.硝酸銨溶于水C.100℃時(shí)的水蒸氣凝結(jié)成水D.25℃、101kPa時(shí)2N2O5(g)====4NO2(g)+O2(g)

ΔH=56.7kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行第28頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【解析】選C。A項(xiàng)，水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，主要是熵判據(jù)；B項(xiàng)，由固體變?yōu)殡x子，主要是熵判據(jù)；C項(xiàng)，是放熱過程，主要是焓判據(jù)；D項(xiàng)，反應(yīng)吸熱而自發(fā)，主要是熵判據(jù)。第29頁,共39頁，2024年2月25日，星期天二、復(fù)合判據(jù)1.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)行的傾向。判斷反應(yīng)的自發(fā)性必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變。在恒溫、恒壓時(shí)，(1)ΔH<0，ΔS>0，則反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；(2)ΔH>0，ΔS<0，則反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；(3)ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反應(yīng)可能自發(fā)進(jìn)行，也可能不自發(fā)進(jìn)行，與反應(yīng)的溫度有關(guān)。第30頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2.注意幾種情況：第31頁,共39頁，2024年2月25日，星期天(1)放熱的熵增加的反應(yīng)，能自發(fā)進(jìn)行。(2)吸熱的熵減少的反應(yīng)，不能自發(fā)進(jìn)行。(3)放熱的熵減少的反應(yīng)，降低溫度，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。(4)吸熱的熵增加的反應(yīng)，升高溫度，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。第32頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【微思考】(1)符合“ΔH<0、ΔS>0的化學(xué)反應(yīng)在所有溫度下反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行”條件的化學(xué)反應(yīng)在常溫下都能實(shí)際發(fā)生嗎？提示：不一定，“ΔH<0，ΔS>0”指的是在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下反應(yīng)自動發(fā)生的趨勢，即反應(yīng)發(fā)生的可能性，它并不能說明在該條件下，可能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生，因?yàn)榉磻?yīng)能否實(shí)際發(fā)生還涉及反應(yīng)速率問題。第33頁,共39頁，2024年2月25日，星期天(2)熵增大，熵減小的反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，所以熵判據(jù)無意義，對嗎？提示：不對，大多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)，但有少數(shù)熵減小的反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，無規(guī)律可循。第34頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【過關(guān)題組】1.(2014·武威高二檢測)下列反應(yīng)過程中，ΔH>0且ΔS>0的是()A.NH3(g)+HCl(g)====NH4Cl(s)B.CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)C.4Al(s)+3O2(g)====2Al2O3(s)D.HCl(aq)+NaOH(aq)====NaCl(aq)+H2O(l)第35頁,共39頁，2024年2月25日，星期天【解題探究】(1)如何確定反應(yīng)過程中熵值的變化？提示：主要從物質(zhì)的狀態(tài)來判斷。