高中化学 第二章 第四节化学反应进行的方向课件 新人教版选修.docx
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高中化学第二章第四节化学反应进行的方向课件新人教版选修
第四节化学反应进行的方向课程标准导航
1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比,了解熵和
熵变的概念。
3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的
影响,能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
新知初探自学导引
自主学习
一、自发过程和自发反应
快慢限度
方向
有关化学反应进行的_______、_____和_____
是化学反应原理的三个重要组成部分。
科学
家根据体系存在着力图使自身能量趋于最低无序
“______”和由“有序”变为“______”的
焓熵
自然现象,提出了互相关联的____判据和__
判据,为最终解决上述问题提供了必要依据。
1.自发过程
1含义
外力
在一定条件下,不用借助于________就可以
自动进行的过程。
2特点
低能
高能
①体系趋向于从______状态转变为______
状态体系对外部做功或者释放热量。
有
②在密闭条件下,体系有从_____序自发转
无
变为______序的倾向。
2.自发反应
在给定的条件下,可以自发地进行到显著程
度的反应。
想一想
“自发反应一定能自动进行,而非自发反应
一定不能发生”,这句话对吗?
说明理由。
提示:
不对。
某些自发反应需在一定条件下
才能自动进行,非自发反应具备了一定条件
也能发生。
如甲烷燃烧是自发反应,但需点
燃或加热才能反应;石灰石分解为氧化钙和
二氧化碳为非自发反应,在高温下可以发生。
二、化学反应进行方向的判据
1.焓判据2.熵判据
1熵
①体系倾向密闭容器:
熵
②含义:
科学家用_____符号为S来量度这
种混乱或无序的程度。
③特点:
同一种物质不同状态时熵值大小为
Sg____Sl____Ss。
2熵增原理
在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体
增大大于
系的熵______,即熵变符号ΔS_____零。
3熵判据
增加
体系有自发地向混乱度______即熵增的方
熵变
向转变的倾向,因此可用________来判断反
应进行的方向。
3.复合判据
焓判据熵判据
综合考虑________和________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。
自主体验
1.2012?
铜川高二检测水的三态的熵值的
大小关系正确的是S表示1mol物质的熵值
m
A.SsSlSg
mmm
B.SlSsSg
mmm
C.SgSlSs
mmmD.Ss=Sl=Sg
mmm
解析:
选C。
同一种物质处于气态时熵值最
大,液态次之,固态时熵值最小。
2.下列关于判断过程、方向的说法正确的
是
A.所有自发进行的化学反应都是放热反应
B.高温、高压下低能量的石墨转化为高能
量的金刚石是自发的化学反应
C.由焓判据和熵判据组合而成的复合判据
更适合于所有过程D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值
相同
解析:
选C。
自发进行只能用来判断过程的
方向,不能判断反应的热效应;高温高压下
的反应是非自发的;同一物质固、液、气三
种状态中,气态的熵值最大。
3.以下自发过程可用焓判据来解释的是
A.硝酸铵自发地溶于水
B.2NOg4NOg+OgΔH=+
2522
56.7kJ/mol
C.NHCOsNHHCOs+NHg
423433
ΔH=+74.9kJ/molD.2Hg+Og2HOlΔH=-
222
572kJ/mol
解析:
选D。
焓判据能够说明放热反应为自
发反应,而A、B、C三个自发过程均为吸热
过程,显然不能用焓判据来解释,只有D项
可以用焓判据解释。
要点突破讲练互动
化学反应进行的方向和
焓变、熵变提示:
H的燃烧属自发反应,该过程放出热
2
量,体系能量降低,但熵减小,说明判断一
定反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判
据。
要点归纳
1.与焓变的关系
自发反应放热反应过程中体系能量降低,具有自发进
的特点行的倾向
NaOHaq+HClaq
多数放热反
NaClaq+HOl
2
应能自发进
2Nas+2HOl
自发反应2
行ΔH0
2NaOHaq+Hg
与焓变的2
NHHCOs+
关系
很多吸热反
43
CHCOOHaqCOg+
应也能自发
32
进行ΔH0CHCOONHaq+HOl
342自发反应放热反应过程中体系能量降低,具有
的特点自发进行的倾向
有一些吸热反应常
自发反应
CaCOsC
温下不能自发进行,
3
与焓变的
aOs+COg
但在较高温度下则
2
关系
能自发进行ΔH0
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
结论此,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
自发进行的惟一因素2.与熵变的关系
自发反应化学反应有趋向于最大混乱度的倾
的特点向
许多熵增加的反应
在常温、常压下可
2HOaq
自发反应以自发进行。
产生
22
2HOl+
与熵变的气体的反应,气体
2
Og
关系物质的量增加的反
2
应,熵值通常都是
正值,为熵增反应自发反应
化学反应有趋向于最大混乱度的倾向
的特点
有些熵增的反应
CaCOsCaOs
3
在常温、常压下
+COgCs,石墨
2
不能自发进行,
+HOgCOg
自发反应
2
但在较高温度下
+Hg
与熵变的
2
可以自发进行
关系
少数熵减的反应,
2Als+FeOs
23
在一定条件下也
AlOs+2Fes
23
可以自发进行
反应熵变是与反应进行的方向有关的因
结论素之一,但不是决定反应能否自发进行
的惟一因素特别提醒
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
学反应有趋向于最大混乱度的倾向,在实际
的化学变化中,ΔH与ΔS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,
要注意应用焓判据和熵判据综合进行分析,
即凡是能够使体系能量降低、熵增大的方向
就是化学反应容易进行的方向。
即时应用
1.下列说法正确的是
A.在常温下,放热反应一般能自发进行,
吸热反应都不能自发进行
B.NHHCOsNHg+HOg+
4332
COgΔH=+185.57kJ/mol,能自发进
2
行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向
转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,
因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性
的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催
化剂,可以改变化学反应进行的方向解析:
选B。
A项错误,有些能使熵值增大的
吸热反应可以自发进行;C项错误的原因
是要将二者综合起来即利用复合判据进行判
断;D项中使用催化剂只能降低反应的活化
能,不能改变反应的方向。
化学反应进行方向的复合判据
探究导引2应如何判断化学反应进行的方向?
提示:
判断一个化学反应在一定温度下能否自
发进行,应综合考虑焓变和熵变,根据复合判
据ΔG=ΔH-TΔS判断。
要点归纳
1.用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向
体系的自由能变化符号ΔG,单位kJ/mol
综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,可用
于化学反应自发进行的方向的判断,ΔG=Δ
H-TΔS。
-1
ΔH=-444.3kJ?
mol
-1-1
ΔS=-280.1J?
mol?
K,则:
-1
ΔG=ΔH-T?
ΔS=-444.3kJ?
mol-
-3-1-1
298K×-280.1×10kJ?
mol?
K
-1
=-360.83kJ?
mol0
此时焓变对反应的方向起决定性作用。
再如:
NHHCOs+CHCOOHaq
433
COg+CHCOONHaq+HOl
2342
ΔH=+37.301kJ/mol
-1-1
ΔS=+184.05J?
mol?
K,则
ΔG=ΔH-T?
ΔS=+37.301kJ/mol-298
-3-1-1
K×+184.05×10kJ?
mol?
K=-
-1
17.55kJ?
mol0此时熵变对反应的方向起决定性作用。
②当焓变和熵变的作用相反且相差不大时,
温度有可能对反应的方向起决定性作用。
如:
CaCOsCaOs+COg
32
-1
ΔH298K=+178.2kJ?
mol
-1-1
ΔS298K=+169.6J?
mol?
K,则
-1
ΔG=ΔH-T?
ΔS=+178.2kJ?
mol-
298-3-1-1
K×+169.6×10kJ?
mol?
K=127.7
-1
kJ?
mol0。
故室温下该反应不能自发进行。
即时应用
2.汽车尾气含烃类、CO、NO与SO等是
2
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:
2NOg+2COgNg
2
+2COg,在298K、100kPa下,ΔH=
2
-1-1-1
-113kJ?
mol,ΔS=-145J?
mol?
K。
下列说法中错误的是A.该反应中反应物总能量高于生成物的总
能量
B.该反应常温下不能自发进行,因此需要
高温和催化剂条件
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.汽车尾气中的这两种气体会与人体血红
蛋白结合而使人中毒
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