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

1、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

2、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 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

3、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 熵体系倾向 密闭容器 :熵含义:科学家用_ 符号为 S 来量度这种混乱 或无序 的程度。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 S_ 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

4、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mA .S s S l S gm m mB .S l S s S gm m mC .S g S l S sm m mD .S s =S l =S gm m m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

5、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 .2N

6、 O g4NO g +O g H =+2 5 2 256.7 kJ/molC .NH CO sNH HCO s +NH g 4 2 3 4 3 3H =+74.9 kJ/molD .2H g +O g2H Ol H =-2 2 2572 kJ/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

7、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 +H Ol 2应能自发进2Nas +2H Ol 自发反应 2行 H02NaOHaq +H g与焓变的 2NH HCO s +关系很多吸热反4 3CH COOHaqCO g +应也能自发3 2进行 H0 CH COONH aq +H Ol3 4 2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CaCO sC温下不能自发进行,3与焓变的aOs +CO g但在较高温度下则2关系能自发进行 H0多数自发进行的

8、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2H O aq自发反应 以自发进行。产生2 22H Ol +与熵变的 气体的反应,气体2O g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CaCO sCaOs3在常温、常压下+CO g Cs ,石墨2不能自发进行,+H OgCOg自发反应2但在较高温度下+H g与熵变的2可以自发进行关系

9、少数熵减的反应,2Als +Fe O s 2 3在一定条件下也Al O s +2Fes2 3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,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,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

10、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 .NH HCO sNH g +H Og +4 3 3 2CO g H =+185.57 kJ/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

11、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 G = H - T S 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 G ,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, G =H -T S 。-1H =-444.3 kJ?mol-1 -1S =-280.1 J?mol ?K ,则:-1G =H -T? S =-444.3 kJ?mol -3 -1 -1298 K

12、 -280.1 10 kJ?mol ?K -1=-360.83 kJ?mol 0此时焓变对反应的方向起决定性作用。再如:NH HCO s +CH COOHaq 4 3 3CO g +CH COONH aq +H Ol2 3 4 2H =+37.301 kJ/mol-1 -1S =+184.05 J?mol ?K ,则G =H -T? S =+37.301 kJ/mol -298 -3 -1 -1K +184.05 10 kJ?mol ?K =-117.55 kJ?mol 0此时熵变对反应的方向起决定性作用。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:CaCO s

13、CaOs +CO g3 2-1H298 K =+178.2 kJ?mol-1 -1S298 K =+169.6 J?mol ?K ,则-1G =H -T? S =+178.2 kJ?mol -298-3 -1 -1K +169.6 10 kJ?mol ?K =127.7 -1kJ?mol 0 。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 +2COgN g2+2CO g ,在298 K 、100kPa 下,H =2-1 -1 -1-113 kJ?mol , S =-145 J?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