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1、新课标人教版选修四新课标人教版选修四24 八月八月 2024第四节化学反应进行的方向第四节化学反应进行的方向一课时一课时一、化学反应原理的重要组成部分一、化学反应原理的重要组成部分 反应的快慢程度反应的快慢程度 化学反应原理化学反应原理 化学反应的限度化学反应的限度 反应进行的方向反应进行的方向 如何判断反应能否发生？如何判断反应能否发生？ 化学反应进行的方向是一个复杂问题，化学反应进行的方向是一个复杂问题，如果反应已经发生了，方向其实也已确定；如果反应已经发生了，方向其实也已确定；但如果反应还没有发生，我们则要通过互但如果反应还没有发生，我们则要通过互相关联的能量（相关联的能量（H）判据（力
2、图使自身判据（力图使自身能能量趋于最低量趋于最低）和熵判据（）和熵判据（由有序变为无序由有序变为无序的现象）。的现象）。?水总是自发地由高处往低处流水总是自发地由高处往低处流自自然然界界中中有有许许多多自自然然而而然然发发生生的的现现象象，请请同同学学们们联联系系生生活活知知识识，列列举举一一些些能能自自动动发发生生的例子？的例子？自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；酸碱中和；酸碱中和；锌与锌
3、与CuSO4溶液会自动反应生成溶液会自动反应生成Cu和和ZnSO4自自发发过过程程：在在一一定定条条件件下下，不不借借助助外外部部力量就能自动进行的过程力量就能自动进行的过程.【归纳小结】【归纳小结】如何判断一个过程，一个反应能否如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？自发进行？能量趋向如何？能量趋向如何？酸碱中和、镁条燃烧都是能自发发生的酸碱中和、镁条燃烧都是能自发发生的反应，有何共同特点？反应，有何共同特点？【思考与交流】【思考与交流】共同特点：共同特点：从能量角度分析它们为什么可以自发？从能量角度分析它们为什么可以自发？体系倾向于从体系倾向于从高能态高能态转变为转变为低能态低能态H 0
4、H 0 有利于反应自发进行有利于反应自发进行H 0 有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。（2 2）自发反应一定是熵增加的反应吗？）自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S=39.35Jmol-1K-1 结论：结论：S 0S 0有利于反应自发进行，有利于反应自发进行， 自发反应不一定要自发反应不一定要S 0S 0【思考与交流】【思考与交流】熵变是反应能否自发进行一个因素熵变是反应能否自发进行一个因素, ,但不是惟一因素。但不是惟一因素。 根据熵判椐，在密闭条件下，体系有由有序根据熵判椐，在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。气
5、态熵值大，反应沿自发地变为无序的倾向。气态熵值大，反应沿着从有序到无序方向进行。着从有序到无序方向进行。（1 1）发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵）发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵判椐进行解释？判椐进行解释？练习练习1下列反应中，在高温下不能自发进行的是下列反应中，在高温下不能自发进行的是（）（）D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增点拨：反应后的气体分子数大于反应前的气点拨：反应后的气体分子数大
6、于反应前的气体分子数，故熵增加体分子数，故熵增加1 1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等活泼金属与酸的置换反应熵增等2 2、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。的融化、硝酸铵溶于水等。3 3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。两种理想气体的混
7、合等。自发反应中的焓变和熵变的关系自发反应中的焓变和熵变的关系n-10的液态水能自动结冰成为固态的液态水能自动结冰成为固态n铝热反应是熵减反应，它在一定条件下也铝热反应是熵减反应，它在一定条件下也可自发进行。可自发进行。n因此熵判据判断过程的方向也是不全面的因此熵判据判断过程的方向也是不全面的讨论：课本P35学与问CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g)这个这个反应能否自发进行？反应能否自发进行？已知：已知： H(298K)=+178.2KJmol-1, S(298K)=+169.6Jmol-1K-1四、复合判据四、复合判据正确判断一个化学反应正确判断一个化学反应 是否能够自发进
8、行是否能够自发进行必须综合考虑反应的必须综合考虑反应的焓变焓变和和熵变熵变恒温恒压时判断反应是否能够自发进行恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 H H 0 S00 S0 H 0 S H 0 S 0 0 H H 0 S 0 S 0 0 H 0 S0 H 0 S0自发自发非自发非自发不一定不一定不一定不一定G= HT S五、五、 自由能变化自由能变化 当当G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行当当G=0时，可逆反应到达平衡状态时，可逆反应到达平衡状态NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H 0 S 0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H 0 S0判断这两个反判断这两个反应什么条件
9、下应什么条件下自发进行？自发进行？低温可行低温可行高温可行高温可行1 1反应的自发性只能用于判断反应的方向反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。是能量判据和熵判据能解决的问题了。注意注意2 2、反应的自发性也受外界条件的影响。、反应的自发性也受外界条件的影响。如常如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自温下石灰石分解生成生
10、石灰和二氧化碳是非自发性的，但在发性的，但在1273K1273K时，这一反应就是自发的时，这一反应就是自发的反应。反应。注意注意3 3在讨论过程的方向时，在讨论过程的方向时，指的是没有外界干指的是没有外界干扰时体系的性质扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如石墨经种作用，就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的，高温高压还是可以变为金刚石的，实现的先决实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。然是非自发性的。知道了某过程有自发性之后（）知道了某过程有
11、自发性之后（）A.可判断出过程的方向可判断出过程的方向B.可确定过程是否一定会发生可确定过程是否一定会发生C.可预测过程发生完成的快慢可预测过程发生完成的快慢D.可判断过程的热效应可判断过程的热效应A练习练习2 2【课堂达标测试】【课堂达标测试】1 1、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（ ）A. A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应。数能自发进行的反应都是放热反应。B. B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。混乱程度越大，熵值越
12、大。C. C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热热D. D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关响有关C3、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应: 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56.76kJ/mol， 自发进行的原因是（自发进行的原因是（ ） A、是吸热反应；是吸热反应； B、是放热反应；是放热反应； C、是熵减少的反应；是熵减少的反应； D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D2、碳酸铵、碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产
13、生氨气，在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是（对其说法中正确的是（ ） A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；增大； B、其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量； C、其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解；其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解； D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。AD5、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)Mg
14、O(s)CO2(g)D. 2CO(g)2C(s)O2(g)4、以下自发反应可用能量判据来解释的是、以下自发反应可用能量判据来解释的是( ) A、硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水 B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ/molD填写下表：填写下表：物质所具有的能量物质所具有的能量H熵变熵变熵熵焓变焓变焓焓计算公式计算公式单位单位符号符号定义定义生成物总能量与反应生成物总能量与反应物总能
15、量之差物总能量之差KJmol-1混乱度混乱度SJmol-1K-1Jmol-1K-1KJmol-1HSH=H(生成物生成物)H(反应物反应物)S=S(生成物生成物)S(反应物反应物)生成物总熵与反应生成物总熵与反应物总熵之差物总熵之差化学反应进行方向的判据化学反应进行方向的判据 、能量判据、能量判据(焓判据）：焓判据）：是判断化学反应进行方向的判据之一。是判断化学反应进行方向的判据之一。、熵判据：、熵判据：能量最低原理。能量最低原理。熵增原理。熵增原理。是判断化学反应进行方向的另一判据。是判断化学反应进行方向的另一判据。、复合判据：、复合判据：能量判据结合能量判据结合熵判据熵判据GHT S小结：小结：4 4、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程一定会发生和过程发生的速率定过程一定会发生和过程发生的速率影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减小结：小结：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
