化学鲁科版选修4课件：第2章 第1节化学反应的方向

欢迎进入化学课堂 第1节化学反应的方向 1 理解焓变与反应方向的关系 2 了解熵变的概念 知道化学反应中存在熵变 3 理解熵变与反应方向的关系 4 能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向 一 反应的焓变与反应方向1 自发过程在一定条件下 不借助就能自动进行的过程 反之称为非自发过程 2 反应的焓变与反应方向 1 多数能自发进行的化学反应是反应 2 有些吸热反应也能自发进行 3 反应的焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素 但不是唯一因素 外力 放热 开放探究 1 体系总是向降低自身能量的方向进行变化 那么 H 0的反应是否均能自发进行 提示 不一定 很多 H 0的反应能自发进行 但也有些 H 0的反应不能自发进行 二 反应的熵变与反应方向1 熵 1 概念 描述体系的一个物理量 2 符号 3 单位 混乱度 S J mol 1 K 1 4 大小判据 物质的混乱度 体系的混乱度越大 熵值越 物质的存在状态 同一物质 S g S l S s 物质组成的复杂程度 一般组成物质的原子种类相同时 分子中的原子数目越多 其混乱度越 熵值越 物质种类 同一条件下 不同物质的熵值 大 大 大 不同 2 熵变 1 概念 总熵与总熵之差 2 符号 3 计算式 S 4 正负判断依据 气体体积增大的反应 熵变通常都是 是熵反应 气体体积减小的反应 熵变通常都是 是熵反应 生成物 反应物 S S 产物 S 反应物 正值 增大 负值 减小 3 熵变与反应方向 1 熵有利于反应的自发进行 2 某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行 3 反应熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素 但不是唯一因素 增大 开放探究 2 固体硝酸铵 氢氧化钠 氯化钠和蔗糖溶解过程的焓变如何 这些物质的自发溶解过程是由焓变决定的吗 有什么共同点 提示 NH4NO3溶解吸热 NaOH溶解放热 NaCl 蔗糖溶解时焓变微乎其微 不是由焓变决定 均是熵增加的过程 三 焓变与熵变对反应方向的共同影响1 反应方向的判据 1 反应能自发进行 2 反应达到平衡状态 3 反应不能自发进行 2 文字描述在 一定的条件下 自发反应总是向的方向进行 直至达到平衡状态 H T S 0 H T S 0 H T S 0 温度 压强 H T S 0 3 适用条件一定的反应 4 局限性仅仅可以用于判断恒温恒压下反应发生的 不能说明反应在该条件下能否 温度和压强 可能性 实际发生 开放探究 3 自发反应是否一定能够实现显著的反应 为什么 提示 不一定 因为 H T S这个判据是指在温度 压强一定的条件下 化学反应自发进行的趋势 即反应发生的可能性 并不能说明反应在该条件下能否实际发生 因为化学反应能否实际发生还涉及到化学反应速率的问题 1 下列过程非自发的是 A 水由高处向低处流B 室温下水结成冰C 气体从高密度处向低密度处扩散D 煤气的燃烧 解析 自然界中水由高处向低处流 煤气的燃烧 气体从高密度处向低密度处扩散 室温下冰的融化都是自发过程 其逆向都是非自发的 答案 B 2 以下反应可用焓判据来解释的是 A 氯化钠自发地溶于水B 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ mol 1C NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ mol 1D 2H2 g O2 g 2H2O l H 285 8kJ mol 1解析 当反应中的 H0时 反应的能量增加 自发过程总是对外界做功 消耗自身的能量 使自身的能量降低 答案 D 3 下列反应中 熵值显著增加的反应是 A CO g 2H2 g CH3OH l B CaCO3 s 2HCl aq CaCl2 aq CO2 g H2O l C 2Cu s O2 g 2CuO s D NH3 g HCl g NH4Cl s 解析 对于不同状态的物质 其熵值关系为S g S l S s A项中CO和H2为气体 CH3OH为液体 反应中熵值减小 B项中CaCO3为固体 HCl和CaCl2为溶液 H2O为液体 CO2为气体 反应中熵值增加 C项中Cu和CuO为固体 O2为气体 反应中熵值减小 D项中NH3和HCl为气体 NH4Cl为固体 反应中熵值减小 答案 B H T S与反应方向的关系1 H T S与反应方向的关系在一定条件下 一个化学反应能否自发进行既与焓变有关又与熵变有关 H T S是温度 压强一定的条件下的判据 而在习题中常见的是恒压下温度与反应方向的关系 2 五点说明 1 很多情况下 简单地只用焓变和熵变中的一个因素来判断同一个反应 可能会出现相反的判断结果 所以我们在判断反应的方向时 应该同时考虑两个因素 用 H T S作为判据 2 H T S只能用于温度 压强一定的条件下的化学反应的判断 不能用于其他条件 如温度 体积一定 的反应的判断 3 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 如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件 其发生腐蚀过程的自发性是相同的 但只有后者可以实现 4 在讨论过程的方向时 我们指的是没有外界干扰时体系的性质 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 如水泵可以把水从低水位升至高水位 用高温可使石灰石分解 高温高压可以使石墨转化为金刚石 实现后者的先决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 5 反应的自发性也受外界条件的影响 如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发的 但在1273K时 这一反应就是自发反应 温度与反应方向的关系如下图 答案 用焦炭还原Al2O3所需温度太高 是不可能实现的 而用焦炭还原Fe2O3则可以实现 规律方法 涉及到焓变 熵变与化学反应方向的有关计算时 可依判据 H T S 0时反应达平衡状态 H T S0时反应不能自发进行为依据 根据题给条件计算相应数据 如反应自发进行的温度条件 反应中的 H或 S数值 从而得结论 灰锡结构松散 不能用于制造器皿 而白锡结构坚固 可以制造器皿 现把白锡制造的器皿放在0 100kPa的室内存放 它会不会变成灰锡而不能继续使用 已知在0 100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应 焓变和熵变分别为 H 2180 9J mol 1 S 6 61J mol 1 K 1 A 会变B 不会变C 不能确定D 升高温度才会变 解析 在等温 等压条件下 自发反应总是向着 H T S 0的方向进行 直至达到平衡状态 因此 在0 100kPa条件下 白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应白锡 灰锡的 H T S的问题 H T S 2180 9J mol 1 273K 6 61J mol 1 K 1 376 37J mol 1 0 因此在该条件下白锡会变为灰锡 答案 A 1 下列说法中 正确的是 A 凡能自发进行的反应都是易发生的反应B 凡能自发进行的反应 反应速率都很大C 吸热反应一定是非自发反应D 吸热反应可能是自发进行的解析 自发进行只能说明反应进行的方向 不能说明反应发生的难易和快慢 由于熵增的原因 有些吸热反应也能自发进行 D正确 答案 D 2 下列反应中 熵减小的是 A 2HI g H2 g I2 g B NH4NO3爆炸 2NH4NO3 s 2N2 g 4H2O g O2 g C 2O3 g 3O2 g D 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O l 解析 化学反应中 气体物质的量增加的反应方向为熵增加的方向 反之为熵减小的方向 所以A可认为熵不变 B C项均为熵增加的反应 D为熵减小的反应 答案 D 3 下列关于冰融化为水的过程判断正确的是 A H 0 S0C H 0 S 0D H0 冰融化成水 分子活动能力增强 混乱度增大 故 S 0 答案 C 解析 由 H T S0 反应在任何温度下能自发进行 H 0 S0 S 0 反应在较高温度下能自发进行 H 0 S 0 反应在较低温度下能自发进行 答案 C 5 1 计算273K 101 325kPa下 1mol冰融化时的熵变 S 冰的融化热为 H 6000J mol 1 2 高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气 N2 g O2 g 2NO g 试通过计算说明在1200 的条件下 此反应能否正向自发进行 估算自发进行的最低温度是多少 已知 H 180 50kJ mol 1 S 24 77J mol 1 K 1 答案 1 22 0J mol 1 K 1 2 不能自发进行 自发进行的最低温度为7287K 练考题 验能力 轻巧夺冠 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全