化学反应进行的方向---导学案

化学反应原理辅导学案2-4第4节化学反应的方向导学案学习目标定位知道自发过程和自发反应的主要特点，知道焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。1.根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是( )A.水由高处往低处流 B.气温升高冰雪融化C.室温下，水自动结成冰 D.生锈的铁变光亮(2)自发过程具有的特点体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部做功或者 热量)。在密闭条件下，体系有从 自发转变为 的倾向。2.有下列化学反应：白磷自燃、氯化氢分解、煤燃烧、钠与水反应、酸碱中和应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是 ，属于放热反是 。3.自发过程和自发反应自发过程自发反应含义在温度和压强一定的条件下， 就能自发进行的过程在给定的一组条件下，可以 进行到显著程度的化学反应特征具有 ，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向在该条件下是肯定 的举例高山流水，自由落体运动钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2探究点一化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系1.化学反应进行的方向与焓变的关系(1)根据下图，回答有关问题。图1表示的反应 能量，为 热反应，体系能量由 到 ，趋向 ，该过程一般 自发进行。图2表示的反应 能量，为 热反应，体系能量由 到 ，趋向 ，根据自发过程的特点，该反应一般 自发进行。(2)分析下列反应进行的方向与H之间的关系：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸碱中和反应是 热反应，H 0，常温下 自发进行。2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，该反应是 热反应，H 0，常温下 自发进行。NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H0，该反应在常温下 自发进行。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0，该反应在常温下 自发进行，但在较高温度下 自发进行。(3)自发反应与焓变的关系多数自发进行的化学反应是放热反应，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。2.化学反应进行的方向与熵变的关系(1)熵的概念自发过程的体系趋向于由 转变为 ，体系的混乱度 。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的 程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的 越大。(2)影响熵大小的因素同一条件下，不同的物质熵值 。同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g) S(l) S(s)。 (3)熵判据在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵 ，这个原理叫做 。在用 来判断反应进行的方向时，就称为熵判据。当S0时，反应为 反应，在一定条件下 自发进行。当S0时，反应为 反应，在一定条件下 自发进行。(4)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。如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 Jmol1K1，该反应为熵减小的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行，说明“熵判据”也具有一定的局限性。归纳总结从能量角度(即焓变)看，化学反应有趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反应呈现最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，H与S倾向有时会出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。活学活用1.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是()A.化学反应的焓变与其反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行 D.焓变为负值的反应都能自发进行2.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D.该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应探究点二焓变与熵变对反应方向的共同影响1.用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向(1)由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵值增加有利于反应的自发进行。很多情况下用不同的判据判定同一个反应时，可能会出现相反的判断结果。(2)复合判据是HTS。即综合考虑焓变和熵变对体系的影响，判断反应进行的方向。(3)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。HTS0反应不能自发进行2.判断下列反应在常温常压下能自发进行的是_。(1)2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJmol1S494.4 Jmol1K1(2)CO(g)=C(s，石墨)O2(g)H110.5 kJmol1S89.36 Jmol1K1(3)4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJmol1S280.1 Jmol1K1(4)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJmol1S169.6 Jmol1K1归纳总结1.复合判据判断反应方向的有关规律(1)若H0，则反应一定能自发进行。(2)若H0，S0，S0或H0，S0B纯碳和氧气反应生成CO(g)：S0C水蒸气变成液态水：S0DCaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：S08冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是()AH0，S0BH0CH0，S0DH0，S09298 K和1.00105 Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1自发进行的原因是()A是吸热反应B是放热反应C是熵减小的反应D熵增大效应大于能量效应三、复合判据的应用10下列关于化学反应的自发性叙述正确的是()A焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的B焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的C焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的D熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的11.已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为HTS0反应不能自发进行设反应A=DEHTS(4 50011T) Jmol1，要防止反应发生，温度必须()A高于409 KB低于136 KC高于136 K而低于409 KD低于409 K12已知反应2CO(g)=2C(s)O2(g)的H为正值，S为负值。设H和S不随温度而变，下列说法中正确的是()A低温下能自发进行B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D任何温度下都不能自发进行能力提升13在一定条件下，对于反应mA(g)nB(g)cC(g)dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是()AH0 BH0S0S0 DH0SH2SeO4H2TeO4氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图所示。请回答下列问题：(1)H2与S化合的反应_热量(填“放出”或“吸收”)。(2)已知H2Te分解反应的S0，请解释为什么Te和H2不能直接化合：_。(3)上述资料信息中能够说明硫元素的非金属性强于硒元素的是_(填序号)。拓展探究17工业上用赤铁矿生产铁，可以选择的还原剂有C和H2。根据所学知识判断：哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低？已知：Fe2O3(s)C(s)=2Fe(s)CO2(g)H233.8 kJmol1，S0.279 kJmol1K1Fe2O3(s)3H2(g)=2Fe(s)3H2O(g)H98 kJmol1，S0.144 2 kJmol1K11D2.C3.A 4C5A6C7.C8.C9.D 10A11A12D13A14C15A16(1)放出(2)因为化合时H0，S0，故反应不能自发进行(3)17用H2作还原剂时反应自发进行的温度较低。8