高中化学 2-4化学反应进行的方向课件 新人教版选修4

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1、v 第四节 化学反应进行的方向v1了解放热反应的自发性和某些吸热反 应的自发性。v2通过“有序”和“无序”的对比，理解熵的 概念。v3初步了解焓变 和熵变对 化学反应方向 的影响，能用焓变 和熵变说 明化学反应的 方向。v一、自发过程与自发反应v1自发过程v(1)含义：在一定条件下，不用借助于 _，就可以_的过程。v(2)特点v体系趋向于从_状态转变为 _状态(体系对外部_或者 _热量)。v在密闭条件下，体系有从_自发 转变为_的倾向。v2自发反应v在给定的一组条件下，可以_地进 行到显著程度的反应。v二、化学反应进行方向的判据v1焓判据v放热反应过程中体系能量_，具有 自发进行的倾向，因此可

2、用_来判 断反应进行的方向。v2熵判据v(1)熵v用来度量体系_程度的物理量。熵 值越大，_程度越大。符号为 _。单位：Jmol1K1。v(2)熵值大小的比较v同一种物质不同状态时熵值大小为 S(g)_S(l)_S(s)。v(3)熵增原理v在与外界隔绝的体系中，自发过 程将导致 体系的熵_，即熵变 (符号 S)_零。v(4)熵判据v体系有自发地向混乱度_(即 _)的方向转变 的倾向，因此可用 _来判断反应进 行的方向。v3复合判据v过程的自发性只能用于判断过程的方向， 不能确定过程_和过程_， 若允许外界对体系施加某种作用，就可能 出现相反的结果。综合考虑_和 _的复合判据，将更适合于所有的

3、过程，只根据一个方向来判断反应进行的 方向是不全面的。v答案：v一、1.(1)外力 自动进行 (2)高能 低 能 做功 释放 有序 无序 2.自发v二、1.降低 焓变 2.(1)混乱 混乱 S (2) (3)增大 大于 (4)增加 熵增 熵变 3.是否一定会发生 发生的速率焓判 据 熵判据v1“自发反应一定能自动进 行，而非自发 反应一定不能发生”，这句话对吗 ？说明 理由。v提示：不对。某些自发反应需在一定条件 下才能自动进 行，非自发反应具备了一定 条件也能发生。如甲烷燃烧是自发反应， 但需点燃或加热才能反应；石灰石分解为 氧化钙和二氧化碳为非自发反应，在高温 下可以发生。v2是否S0的过

4、程一定能自发进 行， S0的过程一定不能自发进 行？v提示：不是。一个过程的S0，只能说 明该过 程有自发进 行的倾向，而这个过程 是否一定会发生则不能确定；S0的过 程也能自发进 行，如10的液态水会自 动结 冰成为固态。v1.自发过 程：在一定条件下不用借助于外 力就可以自动进 行的过程。v2自发反应：在给定的一组条件下，一个 反应可以自发地进行到显著程度，就称为 自发反应。v3非自发反应：不能自发的进行，必须 借助某种外力才能进行的反应。v说明：1.自发过程和自发反应可被用来完成 有用功，如向下流动的水可推动机器，甲 烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，锌与 CuSO4溶液的反应可被设计成原

5、电池，可将 氢气燃烧反应设计成燃料电池等。v2非自发过程要想发生，就必须有外力对 它做功，如利用水泵可将水从低处引向高 处，通电可将水分解生成氢气和氧气等。v案例精析v【例1】 下列过程是非自发的是 ( )vA水由高处向低处流vB室温下水结成冰vC气体从高密度处向低密度处扩散vD煤气的燃烧v解析 自然界中水由高处向低处流、煤气 的燃烧、气体从高密度处向低密度处扩散 、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向 都是非自发的。v答案 Bv点评 了解、总结日常生活中和自然界中的 一些自发过程。v知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别 为：vC(金刚石、s)O2(g)CO2(g)；H 395.41 kJmol

6、1vC(石墨、s) O2(g)CO2(g) ；H 393.5 kJmol1，v关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法 正确的是v( )vA石墨转化成金刚石是自发进 行的过程vB石墨比金刚石能量低vC金刚石转化成石墨是自发进 行的过程vD金刚石比石墨能量低v解析 由热化学方程式可知，石墨比金刚 石能量低，1 mol 石墨转化为1 mol金刚石吸 收1.9 kJ 的热量，金刚石转化为石墨是放热 反应，根据化学反应的能量判据可知此反 应是自发进行的反应。所以B、C正确。v答案 BCv点评 能自发发生的反应和反应热有密切 联系，放热反应常常是容易进行的过程。v(1)焓判据：定 义放热反应过程中体系能量降

7、低，具有自发进 行的倾向 自 发 反 应 与 焓 变 的 关 系多数放热反应能自发 进行 (H0)NaOH(aq)HCl(aq) NaCl(aq)H2O(l)2Na(s)2H2O(l) 2NaOH(aq)H2(g) CaO(s)H2O(l) Ca(OH)2(aq) 很多吸热反应也能自 发进行(H0)2N2O5(g)4NO2(g) O2(g) NH4HCO3(s) CH3COOH(aq) CO2(g) CH3COONH4(aq) H2O(l) 有一些吸热反应常温 下不能自发进行， 但在较高温度下则 能自发进行(H 0)CaCO3(s) CaO(s) CO2(g)结 论多数自发进行的化学反应是放热

8、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v(2)熵判据：混乱度表示体系的不规则或无序状态，混乱 度增加意味着体系变得更加无序熵热力学上用来表示混乱度的状态函数。 体系的有序性越高，即混乱度越低， 熵值就越小熵判据体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的 方向转变的倾向熵值大 小的 判断反应熵变 S生成总熵反应总 熵； S气态S液态S固态； 与物质的量成正比自发反 应与 熵变 的关 系许多熵增的反应在常 温、常压下可以自 发进行。产生气体 的反应；气体的物 质的量增大；熵变 为正值；为熵增 反应2H2O2(aq)

9、 2H2O(l) O2(g) NH4HCO3(s) CH3COOH(aq ) CO2(g) CH3COONH4 (aq) H2O(l) 有些熵增的反应在常 温、常压下不能自 发进行，但在较高 温度下可以自发进 行 CaCO3(s) CaO(s) CO2(g) C(s， 石墨) H2O(g) CO(g)H2(g) 少数熵减的反应，在 一定条件下也可以 自发进行2Al(s) Fe2O3(s) Al2O3(s) 2Fe(s) 结论反应熵变 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v(3)焓变 与熵变对 反应方向的共同影响：化学反 应方 向的 判据在一定条件下， 一个

10、化学反应 能否自发进行 ，既与焓变有 关又与熵变有 关。在恒温、 恒压条件下是 否是自发反应 由GH TS的数值来 决定HTS0反 应能自发进行 HTS0 反应达到平衡 状态H TS0反应 不能自发进行结论由焓判据知：放热过程(H0)常常 是容易自发进行的 由熵判据知：许多熵增加(S0)的过 程是自发的 焓变与熵变共同影响一个化学反应在 一定条件下能否自发进行 焓和熵都是化学热力学函数，其变化 取决于体系的始态和终态，与变化的 途径无关 H和S过程的自发性只能用于判断 过程的方向，不能确定过程是否一定 会发生和过程发生的速率 在讨论过 程的方向问题时 ，指的是没 有外界干扰时体系的性质。如果允

11、许 外界对体系施加某种作用，就可能出 现相反的结果 利用焓判据与熵判据判断某反应能否 自发进行，但该反应能否实现还 要看 外界条件是否合适v案例精析v【例2】 下列说法正确的是 ( )vA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vBNH4HCO3(s)NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJ/ mol，能自发进行，原 因是体系有自发地向混乱度增加的方向转 变的倾向vC因为焓变和熵变都与反应的自发性有关 ，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自 发性的判据vD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v解析 正确解答本题，首先要明确焓判据

12、和熵判据对化学反应方向的影响，然后利 用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断 ，同时要注意催化剂在化学反应中的作用 。A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应 可以自发进行；C项错误的原因是应将二者 综合起来即利用复合判据进行判断；D项中 使用催化剂只能降低反应的活化能，不能 改变反应的方向。v答案 Bv点评 焓变和熵变都是与反应能否自发进行 有关的因素，但又都不能独立地作为反应自 发性的判据，要判断反应进行的方向，必须 综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综 合影响。v【例3】 灰锡结构松散，不能用于制造器 皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现 把白锡制成的器皿放在0 、100 kPa的室 内

13、存放，它会不会变成灰锡而不能再继续 使用v( )v(已知在0 、100 kPa条件下白锡转化为灰 锡的反应焓变和熵变分别为H2180.9 Jmol1，S6.61 Jmol1K1，当H TS0时能自发反应)vA会变 B不会变vC不能确定 D升高温度才会 变v解析 在等温、等压条件下，自发反应总 是向着HTS0的方向进行，直至达 到平衡状态。因此，在0 、100 kPa条件 下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为 求算反应：白锡灰锡的HTS值的 问题。HTS2180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol1 0，因此在该条件下白锡会变灰锡。v答案 Av点评 一个化

14、学反应能否自发进行，既与 反应的焓变有关，又与反应的熵变有关。v下列过程的方向不用熵判据判断的是 ( )vA氯化铵与结晶氢氧化钡混合研磨，很 快会闻到刺激性气味vB冬天一杯热水很快变冷vC有序排列的火柴散落时成为无序排列vD多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱 排列的几率大v解析 A项2NH4ClBa(OH)28H2O 2NH3BaCl210H2O是可以自发进行的吸 热反应，产生NH3和液态水混乱度增大，属 于熵判据。B项有趋向于最低能量状态的倾 向，属于能量判据。C项有序排列的火柴散 落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度 的倾向，属于熵判据。D项扑克牌的无序排 列也属于熵判据。v答案 Bv点评

15、 体系存在着力图使自身能量最低， 即从高能状态转变到低能状态的倾向，但 只根据焓变来判断反应进行的方向是不全 面的。v下列说法中正确的是 ( )vA凡是放热反应都是自发的，吸热反应 都是非自发的vB自发反应一定是熵增大，非自发反应 一定是熵减小或不变vC自发反应在恰当条件下才能实现vD自发反应在任何条件下都能实现v解析 放热反应常常是容易进行的过程， 吸热反应有些也是自发反应，自发反应的 熵不一定增大，可能减少，也可能不变。 过程的自发性只能用于判断过程的方向， 是否能实现还要看具体的条件。v答案 Cv点评 能量判据和熵判据要综合考虑利用 ，不能简单的单一使用。v解化学平衡题的几种思维法：v1平衡模式思维法(或三段思维法)v化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起 始”、“变化”“平衡”时各物质的