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1、第四节化学反应进行的方向新知预习自主预测一、自发过程与自发反应1.自发过程(1)含义:在一定条件下,不用借助外力就可以自动进行的过程。(2)特点:体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。(3)自然界中的自发过程:自然界中的水由高处往低处流。自由落体运动。铁器暴露于潮湿的空气中会生锈。2.自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。新知预习自主预测二、化学反应进行方向的判断1.焓判据放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。2.熵判据(1)熵:用来度量体系混乱程度的物理量,熵
2、值越大,混乱程度越大,符号为 S ,单位:Jmol-1K-1。(2)熵值大小的比较:同一种物质不同状态时熵值大小为:S(g) S(l) S(s)。(3)熵增原理:在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增加,即熵变(符号S)大于零。(4)熵判据:体系有自发地向混乱度增大(即熵增加)的方向转变的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。新知预习自主预测3.复合判据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发生和过程发生的速率,若允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据,将更适合于所有的过程,只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。新
3、知预习自主预测1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)自发反应一定很容易发生()(2)O2转化变为O3时,熵减小()(3)同种物质气态时熵值最大()(4)合成氨反应N2+3H2 2NH3HS(l)S(s)3.(1)焓变H0的反应,一定不能自发进行吗?(2)熵变S0的反应,一定不能自发进行吗?答案(1)不一定。(2)不一定。探究一探究二探究一探究二典例剖析【典例1】下列说法中正确的是()A.凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的B.自发反应一定熵增大,非自发反应一定熵减小或不变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实现解析反应的自发性同时受焓变和熵变
4、的影响。放热反应不都是自发的,吸热反应也不都是非自发的;自发反应不一定熵增大,非自发反应也不一定熵减小或不变。反应能不能发生受外界条件的影响,非自发反应在一定条件下也可能发生。答案C探究一探究二变式训练变式训练1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()A.该反应是熵增大的反应B.该反应不能自发进行,因此需要合适的催化剂C.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
5、D.该反应常温下能自发进行,因为正反应是吸热反应解析只使用催化剂便可使尾气发生转化,故此反应能自发进行;因反应是气体物质的量减小的反应,故熵减小;因熵减小不利于反应自发,故自发进行的原因是反应放热。答案C探究一探究二化学反应进行方向的复合判据化学反应进行方向的复合判据问题探究1.怎样用自由能变化G判断化学反应自发进行的方向?答案体系自由能变化G=H-TS,其中H为焓变,S为熵变,T为热力学温度。在一定的温度和压强下,将H、S、T的数值代入上述公式,若G0,则该条件下的反应不能自发进行。2.能够自发进行的反应在常温下就一定能够发生吗?答案不一定;自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定
6、会发生和过程发生的速率。探究一探究二知识归纳化学反应方向的复合判据体系的自由能变化(符号为G,单位为kJmol-1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,可用于判断化学反应自发进行的方向,表达式为G=H-TS。在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向G=H-TS0的方向进行,直至达到平衡状态。探究一探究二(1)H0时,则H-TS0、S0,任何温度下反应均不能自发进行。(3)H0、S0时,则H-TS在较高温度时可能小于零,所以高温有利于反应自发进行。(4)H0、S0时,则H-TS在较低温度时可能小于零,所以低温有利于反应自发进行。探究一探究二图解如下: 探究一探究二典例剖析【典例2】对于化学反应能否
7、自发进行,下列说法中错误的是()A.若H0,任何温度下都能自发进行B.若H0,S0,S0,低温时可自发进行D.若H0,S0,低温时可自发进行解析答案C 探究一探究二变式训练变式训练2下列反应中,一定不能自发进行的是()A.2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03 kJmol-1S=+1 110 Jmol-1K-1B.CO(g)=C(石墨,s)+ O2(g)H=+110.5 kJmol-1S=-89.36 Jmol-1K-1C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)H=-444.3 kJmol-1S=-280.1 Jmol-1K-1D.
8、NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=+37.3 kJmol-1S=+184.0 Jmol-1K-1解析A项,反应为放热的熵增加反应,一定能自发进行;C项,焓变对反应的方向起决定性作用,H-TS0,在一定条件下反应能自发进行;D项,熵变对反应的方向起决定性作用,H-TSS(l)S(s)。一般地,有气体生成且气体分子数增加的反应是熵增大的反应。B中有气体生成,故熵增大。A、D中气体分子数减少,C中气体分子数不变。答案B123454.反应CH3OH(l)+NH3(g)= CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下自发向右进行,若反应的|H|=17 kJmol-1,|H-TS|=17 kJmol-1,则下列选项中正确的是()A.H0,H-TS0B.H0C.H0,H-TS0D.H0,H-TS0解析某温度下反应自发向右进行,说明H-TS0,所以选A项。答案A123455.某化学反应的H=-122 kJmol-1,S=231 Jmol-1K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A.在任何温度下都能自发进行B.在任何温度下都不能自发进行C.仅在高温下自发进行D.仅在低温下自发进行解析题中H0,故必有H-TS0,故在任何温度下都能自发进行。答案A
