2022年高中化学 第二章第四节 化学反应进行的方向教案 新人教版选修4 (I)

2022年高中化学 第二章第四节 化学反应进行的方向教案 新人教版选修4 (I)课标要求1理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；2能用焓变和熵变说明化学反应的方向。学习重点 焓减和熵增与化学反应方向的关系学习过程一、自发过程和自发反应1.自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程2.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。说明：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流动室温下冰块自动融化 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 甲烷与氧气混合遇火就燃烧锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等都是自发过程，其逆向都是非自发过程。其中都是自发反应，其逆向都是非自发反应。自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。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，还可设计为燃料电池。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解性成氢气和氧气。练习下列过程是非自发的是A水由高处向低处流 B天然气的燃烧C铁在潮湿空气中生锈 D室温下水结成冰二、化学反应进行方向的判据1.能量判据对于有能量变化的自发过程共同特点：体系的能量趋向于从 高能量 状态转变为 低能量 状态（这时体系会对外部做功或者释放热量）。因为能量越低越稳定。如 甲烷与氧气混合遇火就燃烧 、 锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4 。 经验表明，放热的化学反应容易自发进行，这就是所谓的能量判据。（但是较片面，不科学）逆向思维那么吸热反应就一定不自发进行吗？ 不一定 。请举两例： 8水和Ba（OH）2 与氯化铵的反应 、湿衣服晾干 ，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。如：N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g） H = 56.7KJ/mol；NH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l） H = 37.3KJ/mol；2.熵判据对于与能量状态的高低无关的自发过程还存在着另一种能够推动体系变化的因素：固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀，这些过程都是自发的，与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向。因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用熵（符号 S ，单位Jmol-1K-1）来量度体系的混乱（或无序）的程度。在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增加，即熵变（符号S单位Jmol-1K-1）大于零。这个原理叫熵增原理。熵增加的化学反应容易自发进行。这就是所谓的熵判据判据。但有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如：-10的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）；综合以上，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变，也就是综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，即考虑体系的自由能变化。3.自由能判据（全面）体系自由能变化：符号为G，单位kJ/mol数学表达式：G=HTS在温度、压强一定的条件下， G 注意：第一，在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。第二，大量事实告诉我们，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。达标练习1下列说法正确的是（ ）A凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的；B自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；C自发反应在恰当条件下才能实现；D自发反应在任何条件下都能实现。2自发进行的反应一定是（ ）A吸热反应； B放热反应； C熵增加反应； D熵增加或者放热反应3下列说法中，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只根据焓变来判断化学反应的方向是可以的4下列说法正确的是A所有自发进行的化学反应都是放热反应B高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程D同一物质的固、液、气三态熵值相同5碳酸铵在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是A碳酸铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大B碳酸铵分解是因为外界给予了能量C碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分解6250C和1.01105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+ O2（g） H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是（ ）A是吸热反应； B是放热反应；C是熵减少的反应； D熵增大效应大于能量效应。7下列过程属于熵增过程的是（ ）A硝酸钾溶解在水里面； B氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体；C水蒸气凝结为液态的水； D(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨气和水。8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；B2N2O5(g) = 4NO2(g)+ O2(g) H=+56.7kJ/mol；C(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol；D2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol。