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1、,第 4 节化学反应的方向导学案 学习目标定位 知道自发过程和自发反应的主要特点，知道焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反 应进行的方向。 1.根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下， 借助外力而自发进行的过程。回答下列问题： (1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是() A.水由高处往低处流B.气温升高冰雪融化 C.室温下，水自动结成冰 D.生锈的铁变光亮 (2)自发过程具有的特点 体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部做功或者 热量)。 在密闭条件下，体系有从 自发转变为 的倾向。 2.有下列化学反应：白磷自燃、氯化氢分解、煤燃烧、钠与水反应
2、、酸碱中和 应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是 ，属于放热反是 。 3.自发过程和自发反应,1,探究点一化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 1.化学反应进行的方向与焓变的关系 (1)根据下图，回答有关问题。 图 1 表示的反应 能量，为 热反应，体系能量由 到 ，趋向 ，该过程一般 自发进行。 图 2 表示的反应 能量，为 热反应，体系能量由 到 ，趋向 ，根据自发过程的特点，该反应一般 自发进行。 (2)分析下列反应进行的方向与H 之间的关系：,2,NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸碱中和反应是 热反应，H 0，常温下 自发进行。 2Na(s
3、)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，该反应是 热反应，H 0，常温下 自发进 行。 NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4 (aq)H2O(l) H0，该反应在常温下 自发进行。 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H0，该反应在常温下 自发进行，但在较高温度下 自发进行。 (3)自发反应与焓变的关系 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是 与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2.化学反应进行的方向与熵变的关系 (1)熵的概念 自发过程的体系趋向于由 转变为 ，
4、体系的混乱度 。体系的混乱度常用熵来 描述，熵的概念是表示体系的 程度的物理量，其符号为 S。熵值越大， 体系的 越大。 影响熵大小的因素 同一条件下，不同的物质熵值 。 同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为 S(g) S(l) S(s) 。 熵判据 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵 ，这个原理叫做 。在用 来判断反应进行的方向时，就称为熵判据。 当S0 时，反应为 反应，在一定条件下 自发进行。 当S0 时，反应为 反应，在一定条件下 自发进行。 反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因 素。如：2Al(s
5、)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s) S39.35 Jmol 1K 1，该反应为熵减小 的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行，说明“熵判据”也具有一定的局限性。 归纳总结 从能量角度(即焓变)看，化学反应有趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反 应呈现最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，H 与 S 倾向有时会出现矛盾，因此， 在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，,可能会得出错误的结论。 活学活用 1.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是,( ),A.化学反应的焓变与其反应的方向无关B.化学反应的焓变直接决定了反应的方
6、向,3,C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行 D.焓变为负值的反应都能自发进行 2.汽车尾气(含烃类、CO、NO 与 SO2 等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车 排气管上装催化转化器，它使 NO 与 CO 反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反 应原理是 2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是 ( ) 该反应是熵增大的反应 该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂 该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率 D.该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应 探究点二焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.用焓变和熵变的复
7、合判据判断反应的方向 由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵值增加有利于反应的自发进行。很多情 况下用不同的判据判定同一个反应时，可能会出现相反的判断结果。 复合判据是 HTS。即综合考虑焓变和熵变对体系的影响，判断反应进行的方向。 (3)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向HTS0 反应不能自发进行 2.判断下列反应在常温常压下能自发进行的是 。 (1)2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g) H78.03 kJmol 1 S494.4 Jmol 1K 1,1 (2)CO(g)=C(s，石墨) O2(g),2 H110.5 kJmol 1 S89.36 Jmol 1K 1 (3
8、)4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H444.3 kJmol 1 S280.1 Jmol 1K 1 (4)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJmol 1 S169.6 Jmol 1K 1 归纳总结 1.复合判据判断反应方向的有关规律 (1)若 H0，则反应一定能自发进行。 (2)若 H0，S0，S0 或 H0，S0 时，反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影 响为主，高温时熵变影响为主。 反应发生的条件有多种，HTS 这个判据只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能 用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 反应的自发性只
9、能判断方向性，反应能否实现，还要看具体的反应条件。 活学活用,3.下列说法正确的是( ),在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g) H185.57 kJmol 1，能自发进行，原因是体 系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向 因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变 均可以单独作为反应自发性的判据 在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化 学反应进行的方向,4,课堂检测 1.下列说法中不正确的是 A.体系有序性越高，熵值就越低 C.吸热反应不可以自发进行,( ) B.自发过程可以导致体系的熵增大 D
10、.同种物质气态时熵值最大,2.碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是( ) A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 碳铵分解是因为外界给予了能量 碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解 D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解 已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol 1 C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g)H395.4 kJmol 1 关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是( ) A.石墨转化成金刚石是自发的过程 B.金刚石转化成石墨是自发的过程 C.石墨比金刚石能量高
11、 D.金刚石比石墨稳定 4.判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增大”、“减小”或“无明显,变化”。,点燃,(1)2H2(g)O2(g)点=燃=2H2O(l) 。 (2)H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) 。 (3)(NH4)2CO3(s)=点=燃NH4HCO3(s)NH3(g) 。 (4)Cu(s)Cl2(g)=CuCl2(s) 。 4.判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增大”、“减小”或“无明显,变化”。,点燃点燃,(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(l) (2)H2(g)Cl2(g)=2H点C燃l(g) 。 (3)(NH4)2CO3(s)=NH4
12、HCO3(s)NH3(g) (4)Cu(s)Cl2(g)=CuCl2(s) 。 课后提升学案 一、自发过程的判断,下列过程是非自发的是( ) A水由高处向低处流,5,( ),( ),( ),( ),( ),( ),( ),天然气的燃烧 铁在潮湿的空气中生锈 D室温下液态水结成冰 实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是 A所有的放热反应都是自发进行的 所有的自发反应都是放热的 焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据 知道了某过程有自发性之后，则 A可判断出过程的方向 可确定过程是否一定会发生 可预测过程发生完成的快慢 D可
13、判断过程的热效应 二、化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 下列说法中正确的是 A凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应 B自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 C熵增加且放热的反应一定是自发反应 D非自发反应在任何条件下都不能发生 5下列有关反应的方向说法不正确的是 A放热的自发过程都是熵值减小的过程 B吸热的自发过程常常是熵值增加的过程 C水自发地从高处流向低处，是趋向能量最低状态的倾向 D常用能量判据、熵判据组成的复合判据判断反应进行的方向 下列自发反应可用焓判据来解释的是 A2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) H56.7 kJ
14、mol 1 B(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g) H74.9 kJmol 1 C2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H572 kJmol 1 DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJmol 1 对下列过程的熵变的判断不正确的是 A溶解少量食盐于水中：S0 B纯碳和氧气反应生成 CO(g)：S0 C水蒸气变成液态水：S0 DCaCO3(s)加热分解为 CaO(s)和 CO2(g)：S0 8冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是 AH0，S0,BH0 CH0，S0 DH0，S0 9298 K 和 1.00105 Pa 时，反应 2N2O5(g)=4
15、NO2(g)O2(g) H56.7 kJmol 1 自发进,( ),( ),行的原因是 A是吸热反应 B是放热反应 是熵减小的反应 熵增大效应大于能量效应 三、复合判据的应用 下列关于化学反应的自发性叙述正确的是 焓变小于 0 而熵变大于 0 的反应肯定是自发的 焓变和熵变都小于 0 的反应肯定是自发的 焓变和熵变都大于 0 的反应肯定是自发的 熵变小于 0 而焓变大于 0 的反应肯定是自发的 已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为 HTS0 反应不能自发进行,设反应 A=DE HTS(4 50011T) Jmol 1，要防止反应发生，温度必须 ( ) 高于 409 K 低于 136 K
16、高于 136 K 而低于 409 K 低于 409 K 12已知反应 2CO(g)=2C(s)O2(g)的 H 为正值，S 为负值。设 H 和 S 不随温度而变，,( ),下列说法中正确的是 A低温下能自发进行 B高温下能自发进行 C低温下不能自发进行，高温下能自发进行 D任何温度下都不能自发进行 能力提升,13在一定条件下，对于反应 mA(g)nB(g)cC(g)dD(g)，C 物质的浓度(C%)与温度、 压强的关系如图所示，下列判断正确的是( ),AH0 CH0 S0,6,BH0 S0 DH0 S0,14在图中A、B 两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，,如图，两种气体分子立即都占据了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。 关于此过程的下列说法不正确的是( ),理想气体的自发混合 A此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态的变化过程，即熵增大的过程 B此过程为自发过程，而且没有热量的吸
