高中化學 2-4化學反應進行的方向課件 新人教版選修4.ppt

1、第四節(jié)化學反應進行的方向,1了解放熱反應的自發(fā)性和某些吸熱反應的自發(fā)性。 2通過“有序”和“無序”的對比，理解熵的概念。 3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。,一、自發(fā)過程與自發(fā)反應 1自發(fā)過程 (1)含義：在一定條件下，不用借助于_，就可以_的過程。 (2)特點 體系趨向于從_狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開狀態(tài)(體系對外部_或者_熱量)。 在密閉條件下，體系有從_自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)開的傾向。,2自發(fā)反應 在給定的一組條件下，可以_地進行到顯著程度的反應。 二、化學反應進行方向的判據(jù) 1焓判據(jù) 放熱反應過程中體系能量_，具有自發(fā)進行的傾向，因此可用_來判斷反應進行的方向。,2熵判

2、據(jù) (1)熵 用來度量體系_程度的物理量。熵值越大，_程度越大。符號為_。單位：Jmol1K1。 (2)熵值大小的比較 同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)_S(l)_S(s)。,(3)熵增原理 在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵_，即熵變(符號S)_零。 (4)熵判據(jù) 體系有自發(fā)地向混亂度_(即_)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用_來判斷反應進行的方向。,3復合判據(jù) 過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程_和過程_，若允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。綜合考慮_和_的復合判據(jù)，將更適合于所有的過程，只根據(jù)一個方向來判斷反應進行的方向是不全面的。,答案： 一、1

3、.(1)外力自動進行(2)高能低能做功釋放有序無序2.自發(fā) 二、1.降低焓變2.(1)混亂混亂S(2)(3)增大大于(4)增加熵增熵變3.是否一定會發(fā)生發(fā)生的速率焓判據(jù)熵判據(jù),1“自發(fā)反應一定能自動進行，而非自發(fā)反應一定不能發(fā)生”，這句話對嗎？說明理由。 提示：不對。某些自發(fā)反應需在一定條件下才能自動進行，非自發(fā)反應具備了一定條件也能發(fā)生。如甲烷燃燒是自發(fā)反應，但需點燃或加熱才能反應；石灰石分解為氧化鈣和二氧化碳為非自發(fā)反應，在高溫下可以發(fā)生。,2是否S0的過程一定能自發(fā)進行，S0的過程一定不能自發(fā)進行？ 提示：不是。一個過程的S0，只能說明該過程有自發(fā)進行的傾向，而這個過程是否一定會發(fā)生則不

4、能確定；S0的過程也能自發(fā)進行，如10的液態(tài)水會自動結(jié)冰成為固態(tài)。,1.自發(fā)過程：在一定條件下不用借助于外力就可以自動進行的過程。 2自發(fā)反應：在給定的一組條件下，一個反應可以自發(fā)地進行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應。 3非自發(fā)反應：不能自發(fā)的進行，必須借助某種外力才能進行的反應。,說明：1.自發(fā)過程和自發(fā)反應可被用來完成有用功，如向下流動的水可推動機器，甲烷燃燒可在內(nèi)燃機中被利用來做功，鋅與CuSO4溶液的反應可被設計成原電池，可將氫氣燃燒反應設計成燃料電池等。 2非自發(fā)過程要想發(fā)生，就必須有外力對它做功，如利用水泵可將水從低處引向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣等。,案例精析 【例1】下列過

5、程是非自發(fā)的是() A水由高處向低處流 B室溫下水結(jié)成冰 C氣體從高密度處向低密度處擴散 D煤氣的燃燒 解析自然界中水由高處向低處流、煤氣的燃燒、氣體從高密度處向低密度處擴散、室溫下冰的融化都是自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的。,答案B 點評了解、總結(jié)日常生活中和自然界中的一些自發(fā)過程。,知石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為： C(金剛石、s)O2(g)CO2(g)；H395.41 kJmol1 C(石墨、s) O2(g)CO2(g) ；H 393.5 kJmol1，,關(guān)于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是 () A石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進行的過程 B石墨比金剛石能量低 C金剛石轉(zhuǎn)化成石墨

6、是自發(fā)進行的過程 D金剛石比石墨能量低,解析由熱化學方程式可知，石墨比金剛石能量低，1 mol 石墨轉(zhuǎn)化為1 mol金剛石吸收1.9 kJ 的熱量，金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是放熱反應，根據(jù)化學反應的能量判據(jù)可知此反應是自發(fā)進行的反應。所以B、C正確。 答案BC 點評能自發(fā)發(fā)生的反應和反應熱有密切聯(lián)系，放熱反應常常是容易進行的過程。,(1)焓判據(jù)：,(2)熵判據(jù)：,(3)焓變與熵變對反應方向的共同影響：,案例精析 【例2】下列說法正確的是() A在常溫下，放熱反應一般能自發(fā)進行，吸熱反應都不能自發(fā)進行 BNH4HCO3(s)NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJ/ mol，能自發(fā)進行，

7、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 C因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或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，可以改變化學反應進行的方向,解析正確解答本題，首先要明確焓判據(jù)和熵判據(jù)對化學反應方向的影響，然后利用自由能變化(復合判據(jù))進行綜合分析判斷，同時要注意催化劑在化學反應中的作用。A項錯誤，有些能使熵值增大的吸熱反應可以自發(fā)進行；C項錯誤的原因是應將二者綜合起來即利用復合判據(jù)進行判斷；D項中使用催化劑只能降低反應的活化能，不能改變反應的方向。 答案B,點評焓變和熵變都是與反應能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，但又都不能獨立地作為反應自發(fā)

8、性的判據(jù)，要判斷反應進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變對反應方向的綜合影響。,【例3】灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅固，可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制成的器皿放在0 、100 kPa的室內(nèi)存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用 () (已知在0 、100 kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應焓變和熵變分別為H2180.9 Jmol1，S6.61 Jmol1K1，當HTS0時能自發(fā)反應) A會變B不會變 C不能確定 D升高溫度才會變,解析在等溫、等壓條件下，自發(fā)反應總是向著HTS0的方向進行，直至達到平衡狀態(tài)。因此，在0 、100 kPa條件下，白錫會不會變?yōu)榛义a的問題就轉(zhuǎn)化為求算反應

9、：白錫灰錫的HTS值的問題。HTS2180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol10，因此在該條件下白錫會變灰錫。 答案A 點評一個化學反應能否自發(fā)進行，既與反應的焓變有關(guān)，又與反應的熵變有關(guān)。,下列過程的方向不用熵判據(jù)判斷的是() A氯化銨與結(jié)晶氫氧化鋇混合研磨，很快會聞到刺激性氣味 B冬天一杯熱水很快變冷 C有序排列的火柴散落時成為無序排列 D多次洗牌以后，撲克牌毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大,解析A項2NH4ClBa(OH)28H2O2NH3BaCl210H2O是可以自發(fā)進行的吸熱反應，產(chǎn)生NH3和液態(tài)水混亂度增大，屬于熵判據(jù)。B項有趨向于最低能量狀態(tài)的

10、傾向，屬于能量判據(jù)。C項有序排列的火柴散落時成為無序排列，有趨向于最大混亂度的傾向，屬于熵判據(jù)。D項撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù)。 答案B 點評體系存在著力圖使自身能量最低，即從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變到低能狀態(tài)的傾向，但只根據(jù)焓變來判斷反應進行的方向是不全面的。,下列說法中正確的是() A凡是放熱反應都是自發(fā)的，吸熱反應都是非自發(fā)的 B自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減小或不變 C自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn) D自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn),解析放熱反應常常是容易進行的過程，吸熱反應有些也是自發(fā)反應，自發(fā)反應的熵不一定增大，可能減少，也可能不變。過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，是否能實現(xiàn)還要

11、看具體的條件。 答案C 點評能量判據(jù)和熵判據(jù)要綜合考慮利用，不能簡單的單一使用。,解化學平衡題的幾種思維法： 1平衡模式思維法(或三段思維法) 化學平衡計算中，依據(jù)化學方程式列出“起始”、“變化”“平衡”時各物質(zhì)的量(或體積、或濃度)，然后根據(jù)已知條件建立代數(shù)等式而進行解題的一種說法。 如反應mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，令A、B的起始量分別為a mol、b mol，達到平衡后A的轉(zhuǎn)化率為x。則有,【例1】在一定體積的密閉容器中放入3 L氣體R和5 L氣體Q，在一定條件下發(fā)生反應：2R(g)5Q(g) 4X(g)nY(g)。反應完全后，容器溫度不變，混合氣體的壓強是原來的87.5

12、%，則化學方程式中的n值是() A2B3C4D5,解析解法一(通式法)： 2R(g)5Q(g)4X(g)nY(g) 起始3500 變化2a 5a4ana 平衡(32a)(55a) 4ana 依題意，有：(83aan)/(35)87.5%。 討論：當R完全反應時：(32a)0，a1.5，則n2.3不合題意；當Q完全反應時：(55a)0，a1，則n2。答案為A。,解法二(常規(guī)法)： 2R(g)5Q(g)4X(g)nY(g) 起始3500 變化254n 平衡104n 依題意，有(14n)/(35)87.5%，則n2。答案為A。 解法三(推理估算法)：因反應在溫度、體積不變情況下進行，所以反應后壓強減

13、小(是原來的87.5%)就是氣體分子數(shù)減少(即體積縮小的反應)，則254n，故n3。答案為A。,答案A 點評有些計算型選擇題，若用常規(guī)方法求解(思維過程簡單)需要比較復雜的計算才能得出正確結(jié)論，但如果依據(jù)其化學背景與有關(guān)概念、原理入手，充分利用邊界條件(或選項特點)通過估計、推斷、排除，近似處理(“似算非算”、“半推半算”或“只推不算”)便可迅速準確地得出結(jié)論，這種方法是選擇題的一種實用技巧，可節(jié)省不少時間。,2差量法(或差值法) 利用化學反應(或物理變化)中某化學量從始態(tài)到終態(tài)的差量(或差值)，作為已知量或未知量的對應關(guān)系量列比例式進行計算的一種常用方法。,【例2】1 mol X氣體跟a m

14、ol Y氣體在體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應：X(g)aY(g)bZ(g)，反應達到平衡后，測得X的轉(zhuǎn)化率為50%。而且，在同溫同壓下還測得反應前混后氣體的密度是反應后混合氣體密度的 ，則a和b的數(shù)值可能是() Aa1，b1 Ba2，b1 Ca2，b2 Da3，b2,解析據(jù)題意有 X(g)aY(g)bZ(g)n 1ab1ab 150%0.5(1ab) 反應前混合氣體的物質(zhì)的量為反應后混合氣體的物質(zhì)的量的 則有： 最后將所給四組數(shù)據(jù)代入關(guān)系式推知A、D兩組數(shù)據(jù)均符合題意。答案為A、D。,答案AD 點評差量法在化學平衡的計算中有著非常重要的、廣泛的應用價值，理解差量法的原理對于解題很有幫助。,3

15、極限思維法(極值法) 極限思維法是將可逆反應看成是處于完全反應和完全不反應的中間狀態(tài)，解題時用這兩個極端點，根據(jù)題目巧妙假設某一種物質(zhì)100%消耗(推向極端)，求出另一方的最大值(或最小值)，從而得出可逆反應達到某一平衡狀態(tài)時的取值(或取值范圍)的方法。,【例3】在一定條件下，向2 L密閉容器中充入3 mol X氣體和1 mol Y氣體，進行反應2X(g)Y(g)3Z(g)2W(g)，某時刻測定產(chǎn)物的濃度不可能的是() Ac(Z)0.75 molL1 Bc(Z)1 molL1 Cc(W)1 molL1 Dc(W)0.82 molL1,解析由極限思維可知，Z和W某時刻的物質(zhì)的量的取值范圍分別為：

16、0n(Z)3 mol, 0n(W)2 mol。若3 mol X、1 mol Y完全轉(zhuǎn)化為Z、W，即向正反應方向進行(“一邊倒”)，則其濃度的取值分別為：0c(Z)1.5 molL1,0c(W)1 molL1。答案為C。 答案C 點評對于可逆反應，反應物不可能全部轉(zhuǎn)化為生成物，生成物也不可能全部轉(zhuǎn)化為反應物；極限思維法的解題原則是“假設兩端，確定中間”。,4“虛擬”思維法(構(gòu)造法) “虛擬”思維法是指在分析或解決問題時，根據(jù)需要和可能，虛擬出能方便解決問題的對象，并以此為中介，實現(xiàn)由條件向結(jié)論轉(zhuǎn)化的方法。如虛擬反應結(jié)果、虛擬數(shù)據(jù)、虛擬解題需要的條件、虛擬反應過程及虛擬某混合物的化學式等。 在化學

17、平衡計算中，依據(jù)題給條件運用虛擬的策略構(gòu)造一等效過程(特定途徑)，以此作為中介，由圖示化定量為定性，從而實現(xiàn)由條件向結(jié)論轉(zhuǎn)化的方法是常用的方法。,【例4】一真空密閉容器中盛有1 mol PCl5，加熱到200 時，發(fā)生如下反應：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)，反應達到平衡后，PCl5所占體積分數(shù)為M。若在同一溫度和同一容器中，最初投入2 mol PCl5，反應達到平衡時，PCl5所占體積分數(shù)為N，則M和N的正確關(guān)系是() AMN BMN CMN D無法比較,解析根據(jù)化學平衡原理，構(gòu)造如下途徑(設1 mol PCl5和2 mol PCl5達到平衡)： 、具有完全相同的狀態(tài)，當抽去隔板后

18、外界條件不變，所得狀態(tài)中PCl5的體積分數(shù)與、相同，即為M。狀態(tài)是加壓的結(jié)果，而增大壓強，會使PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)逆向移動，PCl5的體積分數(shù)變大，故NM，答案為B。,答案B 點評本題用定量計算的方法來確定答案，難以直接下手，因此抓住問題實質(zhì)，巧妙構(gòu)造途徑，快捷得出答案?！皹?gòu)造”使一種看似難以解決的問題變得非常明了，這種策略對于解答此類型的問題有奇效。,5守恒思維法 在任何化學反應中，均存在某些守恒關(guān)系，在化學平衡中有時運用某種量守恒能夠快速得出答案。 【例5】在密閉容器中充入4 mol X，在一定溫度下4X(g)3Y(g)Z(g)，達到平衡時有30%的X發(fā)生分解，則平衡時

19、混合氣體總的物質(zhì)的量是() A3.4 mol B4 mol C2.8 mol D1.2 mol,解析由4X(g) 3Y(g)Z(g)知該反應是一個等物質(zhì)的量的反應，無論有多少X發(fā)生分解，體系中總物質(zhì)的量守恒。答案為B。 答案B 點評研究的化學平衡體系絕大多數(shù)為氣相體系，而對于反應物和生成物全部為氣體的反應而言，反應前后質(zhì)量肯定是相等的，有的總體積不變，運用這些知識點來分析平衡體系，可巧妙解答。因此，在進行化學平衡計算時，應樹立“守恒意識”。,6等效平衡思維法 等效平衡有“恒溫恒容”平衡和“恒溫恒壓”平衡兩種情況，在前面已經(jīng)對此問題有較深刻的分析。 【例6】(2005四川)向某密閉容器中充入1

20、mol CO和2 mol H2O(g)，發(fā)生反應：COH2O(g) CO2H2。當反應達到平衡時，CO的體積分數(shù)為x。若維持容器的體積和溫度不變，起始物質(zhì)按下列四種配比充入該容器中，達到平衡時CO的體積分數(shù)大于x的是(),A0.5 mol CO2 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2 B1 mol CO1 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2 C0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.4 mol CO20.4 mol H2 D0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.5 mol CO20.5 mol H2,解析A項，相當于向容器中充入1

21、.5 mol CO和3 mol H2O，與原始比例12相同，構(gòu)成等效平衡，CO體積分數(shù)不變；B項，相當于向容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，再充入1 mol CO ，故前一步建立等效平衡，再充入1 mol CO，雖使平衡向正向移動，但移動是由CO的濃度增加引起的，CO的體積分數(shù)增大；C項，相當于向容器中加入0.9 mol CO和1.8 mol H2O(兩者比值12)，再充入0.1 mol H2O，故加入H2O而使平衡向正向移動，CO的體積分數(shù)減??；D項，相當于向容器中充入1 mol CO和2 mol H2O，與原平衡相同，CO的體積分數(shù)不變，故正確答案為B。 答案B,【例7】在一固定容積的密閉容器中，充入2.0 mol A和1.0 mol B, 發(fā)生如下反應：2A(g)B(g)xC(g)，達到平衡后，C的體積分數(shù)為(C)。若維持容器體積和溫度不變，改為充入0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C為起始物質(zhì)，反應達平衡后，C的體積分數(shù)也為(C)，則x可能為() A1B2C3D4,解析恒溫恒容條件下，建立等效平衡的條件有兩種情況：當反應物的化學計量數(shù)之和不等于生成物的化學計量數(shù)之和時，必須投