《高中化学 第2章 化学反应速率和化学平衡 第4节 化学反应进行的方向课件 新人教版选修4.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 第2章 化学反应速率和化学平衡 第4节 化学反应进行的方向课件 新人教版选修4.ppt（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路成才之路 化学化学路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡第二章第二章第四节化学反应进行的方向第四节化学反应进行的方向 第二章第二章新知识新知识导学探究导学探究2新思维新思维名师讲堂名师讲堂3新考题新考题随堂自测随堂自测4新情境新情境激趣入题激趣入题1新情境新情境激趣入题激趣入题小小时时候候在在玩玩玩玩具具时时，你你是是否否有有将将所所有有玩玩具具到到处处乱乱丢丢，使使其其乱乱七七八八糟糟的的行行为为呢呢？就就像像“水水往往低低处处流流”一一样样，化化学学反反应应也也存存在在内能降低内能降低(焓减小焓
2、减小)，混乱度增大，混乱度增大(熵增加熵增加)的趋势。的趋势。未未涂涂防防锈锈漆漆的的钢钢制制器器件件会会生生锈锈、香香水水会会扩扩散散到到空空气气中中等等，这这些些都都是是不不用用借借助助外外力力就就可可以以自自发发进进行行的的过过程程；用用水水泵泵把把水水从从低低水水位位升升至至高高水水位位，高高温温高高压压可可以以使使石石墨墨转转化化为为金金刚刚石石，这这些些是是必必须须在在外外界界对对体体系系施施加加某某种种作作用用时时才才能能实实现现的的过过程程。化化学学反反应应为为什什么么有有的的能能够够自自发发进进行行，不不需需要要借借助助外外力力，而而有有些些反反应应或或过过程程需需要要在在特
3、特定定条条件件下下才才能能进进行行呢呢？请请让让我我们们一一起起走走进进教教材材第第四节：化学反应进行的方向。四节：化学反应进行的方向。新知识新知识导学探究导学探究新知导学新知导学 自动进行自动进行的过程的过程自发地自发地 降低降低焓变焓变混乱混乱混乱混乱S增大增大大于大于增大增大熵增熵增熵变熵变是否一定会发生是否一定会发生发生的速率发生的速率焓判据焓判据熵判据熵判据1“自自发发反反应应一一定定能能自自动动进进行行，而而非非自自发发反反应应一一定定不不能能发发生生”，这句话对吗？说明理由。，这句话对吗？说明理由。提提示示：不不对对。某某些些自自发发反反应应需需在在一一定定条条件件下下才才能能自
4、自动动进进行行，非非自自发发反反应应具具备备一一定定条条件件也也能能发发生生。如如甲甲烷烷燃燃烧烧是是自自发发反反应应，但但需需点点燃燃或或加加热热才才能能反反应应；石石灰灰石石分分解解为为氧氧化化钙钙和和二二氧氧化化碳碳为为非自发反应，在高温下可以发生。非自发反应，在高温下可以发生。自主探究自主探究 2是是否否S0的的过过程程一一定定能能自自发发进进行行，S0的的过过程程一一定不能自发进行？定不能自发进行？提提示示：不不是是。一一个个过过程程的的S0，只只能能说说明明该该过过程程有有自自发发进进行行的的倾倾向向，而而这这个个过过程程是是否否一一定定会会发发生生则则不不能能确确定定；S0的过程
5、也能自发进行，如的过程也能自发进行，如10的液态水会自动结冰成为固态。的液态水会自动结冰成为固态。3 反反 应应 2NH4Cl Ba(OH)28H2O=2NH3 BaCl210H2O在在常常温温下下能能反反应应进进行行，该该过过程程体体系系的的能能量量和和熵熵如如何何变变化化？说明什么问题？说明什么问题？提提示示：该该反反应应是是吸吸热热反反应应，体体系系的的能能量量升升高高，但但其其熵熵增增大大，所所以以能能自自发发进进行行，说说明明判判断断一一个个反反应应进进行行的的方方向向要要综综合合考考虑虑焓焓判据和熵判据。判据和熵判据。4硝酸铵溶于水为什么吸热？硝酸铵溶于水为什么吸热？提提示示：体体
6、系系具具有有向向熵熵值值变变大大的的方方向向进进行行变变化化的的倾倾向向，因因此此硝硝酸酸铵铵溶溶于于水水首首先先要要进进行行扩扩散散，而而扩扩散散过过程程是是一一个个吸吸热热过过程程，一一般般情情况况下下，含含铵铵根根离离子子的的化化合合物物，溶溶解解于于水水时时扩扩散散过过程程表表现现得得更更为为剧剧烈烈所所以以明明显显吸吸热热，离离子子需需要要从从溶溶剂剂中中吸吸收收热热量量来来完完成成自自己己的的扩扩散散过过程程。所所以以溶溶液液温温度度降降低低是是离离子子扩扩散散过过程程，不不是是溶溶液液吸吸热热。就就是是说说铵铵根根从从水水中中带带走走热热量量，所所以以水水温温降降低低，溶溶液液温
7、温度降低。度降低。新思维新思维名师讲堂名师讲堂1自发过程自发过程(1)含含义义：在在一一定定条条件件下下，不不用用借借助助外外力力，就就可可以以自自发发进进行行的过程。的过程。(2)分类分类自发过程和自发反应自发过程和自发反应 教材点拨教材点拨 (3)特点特点体体系系趋趋向向于于从从高高能能状状态态转转变变为为低低能能状状态态(体体系系对对外外部部做做功或者放释热量功或者放释热量)。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。(4)实例：实例： 自然界中的自发过程自然界中的自发过程自自然然界界中中的的水水由由高高处处往往低低处处流流，而而不不
8、会会自自动动从从低低处处往往高高处流。处流。物物理理学学中中研研究究的的电电流流总总是是从从电电位位高高的的地地方方向向电电位位低低的的地地方流动。方流动。日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。2自发反应自发反应在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。温温馨馨提提示示：自自发发过过程程和和自自发发反反应应可可被被利利用用来来完完成成有有用用功功。如：如：Zn与与CuSO4反应可被设计成原电池。反应可被设计成原电池。3非非自自发发过过程程要要想想发发生生，则则必必须须对对它它做做功功，如如利利用用水
9、水泵泵可以将水从低处引向高处，通电可以将水分解为氢气和氧气。可以将水从低处引向高处，通电可以将水分解为氢气和氧气。(2015经经典典习习题题选选萃萃)下下列列过过程程均均为自发过程的是为自发过程的是()铵铵盐盐的的溶溶解解烧烧碱碱与与盐盐酸酸反反应应Zn与与稀稀H2SO4反反应应氢氢气气在在氧氧气气中中燃燃烧烧Mg在在空空气气中中燃燃烧烧铝铝热热反反应应墨水在水中的扩散墨水在水中的扩散电解熔融的氯化钠电解熔融的氯化钠A BC D典例透析典例透析 【解解析析】自自发发过过程程指指在在一一般般条条件件下下能能自自动动发发生生的的过过程程，它它包包括括自自发发反反应应。而而电电解解熔熔融融的的氯氯化
10、化钠钠要要在在直直流流电电作作用用下下进进行行，不能自发。不能自发。【答案】【答案】D【点点评评】在在讨讨论论反反应应过过程程的的自自发发性性时时，指指的的是是没没有有外外界界干干扰扰时时体体系系的的性性质质。如如果果允允许许外外界界对对体体系系施施加加某某种种作作用用，就就可可能出现相反的结果。能出现相反的结果。 1向向烧烧杯杯内内加加入入适适量量的的氢氢氧氧化化钡钡晶晶体体Ba(OH)28H2O和和氯氯化化铵铵晶晶体体(NH4Cl)，并并迅迅速速置置于于滴滴有有几几滴滴水水的的木木板板上上搅搅拌拌。一一会会儿儿就就会会发发现现烧烧杯杯内内的的固固体体变变成成了了糊糊状状，杯杯壁壁变变冷冷，
11、杯杯底底和和木木板板被被冰冰粘粘在在了了一一起起，并并能能闻闻到到明明显显的的刺刺激激性性气气味味。这这是是自自发发地地发发生生了了化化学学反反应应：Ba(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)= 2NH3(g)10H2O(l)BaCl2(aq)。下列结论中正确的是。下列结论中正确的是()变式训练变式训练 A自发反应一定是吸热反应自发反应一定是吸热反应B自发反应一定是放热反应自发反应一定是放热反应C有的吸热反应也能自发进行有的吸热反应也能自发进行D吸热反应都能自发进行吸热反应都能自发进行解析：解析：有部分吸热反应能自发进行。有部分吸热反应能自发进行。答案：答案：C科科学学家家根根据据体体系系
12、存存在在着着力力图图使使自自身身能能量量趋趋于于“最最低低”和和由由“有有序序”变变为为“无无序序”的的自自然然现现象象，提提出出了了互互相相关关联联的的判判据据：焓焓判判据和熵判据。据和熵判据。化学反应方向的判据化学反应方向的判据教材点拨教材点拨 2熵判据熵判据(1)熵熵熵熵是是衡衡量量体体系系混混乱乱度度大大小小的的物物理理量量，即即表表示示体体系系的的不不规规则则或或无无序序状状态态程程度度的的物物理理量量。混混乱乱度度越越大大，体体系系越越无无序序，体体系系的的熵值就越大。熵的符号为熵值就越大。熵的符号为S，常用单位：，常用单位：Jmol1K1。(2)物质熵大小规律物质熵大小规律物物质
13、质的的存存在在状状态态：对对于于同同一一种种物物质质，等等物物质质的的量量的的该该物物质质其其熵熵值值(混混乱乱度度)大大小小与与物物质质的的存存在在状状态态有有关关，气气态态时时熵熵值值最最大大，固固态态时时熵熵值值最最小小，而而液液态态时时介介于于二二者者之之间间，即即S(g)S(l) S(s)。与与物物质质的的量量的的关关系系：物物质质的的量量越越大大，分分子子数数越越多多，熵熵值值越大。越大。不不同同物物质质熵熵值值间间的的关关系系：物物质质的的组组成成越越复复杂杂其其熵熵值值越越大大，一一般般组组成成物物质质的的原原子子种种类类相相同同时时，一一个个分分子子中中的的原原子子数数目目越
14、越多多，其混乱度就越大，熵值也越大。其混乱度就越大，熵值也越大。(3)熵变熵变熵变熵变化化学学反反应应的的熵熵变变是是产产物物的的总总熵熵值值与与反反应应物物的的总总熵熵值值之之差差。符号：符号：S；表达式：；表达式：SS(产物产物)S(反应物反应物)。熵变大小规律熵变大小规律对对于于有有气气体体参参与与的的化化学学反反应应(气气体体参参与与反反应应时时气气体体既既可可以以是是反反应应物物也也可可以以是是产产物物)，气气态态物物质质的的物物质质的的量量增增大大的的化化学学反反应应，其其熵熵变变通通常常是是正正值值，是是熵熵增增大大的的反反应应；反反之之，气气态态物物质质的的物物质质的的量量减减
15、小小的的化化学学反反应应，其其熵熵变变通通常常是是负负值值，是是熵熵减减小小的的反反应应。所以离子反应的条件之一是有气体产生，即为熵值增大的反应。所以离子反应的条件之一是有气体产生，即为熵值增大的反应。当当然然物物质质在在发发生生三三态态变变化化时时，由由固固态态到到液液态态、由由液液态态到到气气态或由固态到气态态或由固态到气态(升华升华)过程都是熵增加过程。过程都是熵增加过程。熵判据熵判据在在与与外外界界隔隔离离的的体体系系中中，自自发发过过程程的的体体系系趋趋向向于于由由有有序序转转变变为为无无序序，导导致致体体系系的的熵熵增增大大，这这一一经经验验规规律律叫叫做做熵熵增增原原理理。在用来
16、判断过程的方向时，就称为熵判据。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。反应的熵变与反应方向的关系反应的熵变与反应方向的关系对于确定的化学反应，在一定条件下，具有确定的熵变。对于确定的化学反应，在一定条件下，具有确定的熵变。a许许多多熵熵增增加加的的反反应应在在常常温温、常常压压下下可可以以自自发发地地进进行行。产产生生气气体体的的反反应应，气气体体物物质质的的物物质质的的量量增增大大的的反反应应，熵熵变变通通常常都是正值，为熵增加反应。都是正值，为熵增加反应。例如：例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)S57.16 Jmol1K1NH4HCO3(s) CH3COOH(aq)=CO2
17、(g) CH3COONH4 (aq)H2O(l)S184.0 Jmol1K1b有有些些熵熵增增加加的的反反应应在在常常温温、常常压压下下不不能能自自发发进进行行，但但在较高温度下可以自发进行。在较高温度下可以自发进行。例如：例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)S169.6 kJmol1K1C(s，石墨，石墨)H2O(g)=CO(g)H2(g)S133.8 Jmol1K1c铝铝热热反反应应是是熵熵减减小小的的反反应应，它它在在一一定定条条件件下下也也可可以以自自发进行。发进行。例如：例如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.4 Jmol1K1事事实实证证
18、明明，熵熵变变是是与与反反应应能能否否自自发发进进行行有有关关的的又又一一个个因因素素，但也不是唯一的因素。但也不是唯一的因素。3复合判据复合判据由由焓焓判判据据知知放放热热过过程程常常常常是是容容易易进进行行的的；由由熵熵判判据据知知熵熵增增的的过过程程是是自自发发的的。很很多多情情况况下下，用用不不同同的的判判据据判判断断同同一一个个反反应应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。复合判据公式为复合判据公式为GHTS。HTS0时反应不能自发进行。时反应不能自发进行。4焓变与熵变对反应方向的共同影响焓变与熵变对反应方向的共同影响(
19、1)焓变和熵变的复合判据判断反应的方向。焓变和熵变的复合判据判断反应的方向。体体系系的的自自由由能能变变化化(符符号号为为G，单单位位为为kJmol1)综综合合考考虑虑了了焓焓变变和和熵熵变变对对体体系系的的影影响响，可可用用于于化化学学反反应应自自发发进进行行的的方方向向的判断，的判断，GHTS。当当H0时，时，G0，S0，反应不能自发进行，反应不能自发进行当当H0，S0或或H0，S0时时，反反应应是是否否自自发发进进行行与温度有关，在一定温度下可使与温度有关，在一定温度下可使G0，即反应达平衡状态。，即反应达平衡状态。(2)用复合判据判断反应方向的有关规律。用复合判据判断反应方向的有关规律
20、。放放热热的的熵熵增增加加反反应应一一定定能能自自发发进进行行，放放热热的的熵熵减减小小反反应应或或熵熵无无明明显显变变化化的的反反应应，也也可可能能自自发发进进行行，如如氢氢气气燃燃烧烧、甲甲烷烷燃烧等。燃烧等。吸吸热热的的熵熵减减小小反反应应一一定定不不能能自自发发进进行行，而而吸吸热热的的自自发发过过程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。无无热热效效应应的的自自发发过过程程是是熵熵增增加加的的过过程程。如如两两种种理理想想气气体体的混合。的混合。当当焓焓变变和和熵熵变变的的作作用用相相反反时时，如如果果二二者者大大小小相相差差悬悬殊殊，可能某一因素占主导
21、地位。可能某一因素占主导地位。此此外外，如如果果焓焓变变和和熵熵变变的的作作用用相相反反且且相相差差不不大大时时，温温度度有可能对反应的方向起决定性作用。有可能对反应的方向起决定性作用。温温馨馨提提示示：焓焓变变和和熵熵变变都都与与反反应应的的自自发发性性有有关关，又又都都不不能能独独立立地地作作为为自自发发性性的的判判据据，要要判判断断反反应应进进行行的的方方向向，必必须须考考虑体系的焓变和熵变。虑体系的焓变和熵变。根根据据HTS0判判断断的的只只是是反反应应能能否否自自发发进进行行的的可可能能性性，具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率的问题。具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率
22、的问题。(2015四四川川眉眉山山中中学学月月考考)已已知知反反应应2CO(g)= 2C(s)O2(g)的的H为为正正值值，S为为负负值值。设设H和和S不随温度而变，下列说法中正确的是不随温度而变，下列说法中正确的是()A低温下能自发进行低温下能自发进行B高温下能自发进行高温下能自发进行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任何温度下都不能自发进行典例透析典例透析 【解解析析】根根据据复复合合判判据据HTS0时时反反应应非非自自发发进进行行，又又因因为为H0，S0，故故HTS0，此反应为非自发进行的反应。故选，此反应为非自发进行的反
23、应。故选D。【答案】【答案】D2灰灰锡锡结结构构松松散散，不不能能用用于于制制造造器器皿皿，而而白白锡锡结结构构坚坚固固，可可以以用用于于制制造造器器皿皿。已已知知在在0 、100 kPa条条件件下下，白白锡锡转转化化为为灰灰锡锡的的H2180.9J/mol，S6.61 J/(molK)。现现把把由由白白锡锡制制成成的的器器皿皿在在0 、100 kPa的的室室内内存存放放，它它会会不不会会变变成成灰灰锡锡而不能继续使用而不能继续使用()A会会 B不会不会C不能确定不能确定 D升高温度才会升高温度才会变式训练变式训练 解解析析：在在等等温温、等等压压条条件件下下，自自发发反反应应总总是是向向着着
24、HTS0的的方方向向进进行行，直直至至达达到到平平衡衡状状态态。在在0 ，100 kPa条条件件下下，白白锡锡转转化化为为灰灰锡锡的的HTS2180.9 J/mol273 K6.61 J/(molK)376.37 J/molS(l)S(s)，故故按按气气体体液液体体固固体体的的顺顺序序是熵减的变化，反之是熵增的变化。是熵减的变化，反之是熵增的变化。答案：答案：(1)减小减小(2)无明显变化无明显变化(3)增加增加(4)减小减小与与此此同同时时，机机体体本本身身的的熵熵也也发发生生了了变变化化。机机体体不不断断产产生生新新的的复复杂杂结结构构(发发育育成成长长)，是是熵熵减减小小，而而细细胞胞死
25、死亡亡和和代代谢谢过过程程将将结结构构复复杂杂的的生生化化物物质质转转化化为为简简单单的的小小分分子子，则则是是熵熵增增大大。机机体体总总的的熵熵变变取取决决于于年年龄龄的的增增长长。当当机机体体处处于于生生长长发发育育阶阶段段时时(年年轻轻人人)，熵熵要要减减小小；当当机机体体处处于于发发育育成成熟熟阶阶段段时时(成成年年人人)，熵熵变变几几乎乎等等于于零零；当当机机体体处处于于衰衰老老阶阶段段时时(老老年年人人)，熵熵会会增增大大；机机体体老老死死时时，熵熵增增至至极极大大。这这正正如如量量子子化化学学奠奠基基人人薛薛定定谔谔所所说说：“一一个个生生命命有有机机体体不不断断地地产产生生正正的的熵熵因因此此就就势势必必接接近近具具有极大熵值的危险状态，即死亡。有极大熵值的危险状态，即死亡。新新陈陈代代谢谢作作用用最最基基本本的的内内容容是是有有机机体体成成功功地地使使自自身身释释放放出出它它活活着着时时不不得得不不产产生生的的全全部部熵熵。”此此话话不不但但精精辟辟地地指指出出熵熵这这一一热热力力学学概概念念对对理理解解生生命命的的意意义义，而而且且也也启启示示了了熵熵的的概概念念对对所有过程的重要意义。所有过程的重要意义。
