選修4第二章第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向.doc

洪澤中學(xué)高二化學(xué)備課組 主備人：胡家余【課 題】4化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【教學(xué)目標(biāo)】1、理解能量判據(jù)、熵的概念2、利用能量判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向3、利用熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向【教學(xué)重點(diǎn)】焓減與熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系【教學(xué)過程】【板 書】4化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【引言】化學(xué)反應(yīng)原理的三個(gè)重要組成部分?；瘜W(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢-化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)的限度-化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向能量判據(jù)和熵判據(jù)【閱讀】課本36頁學(xué)生舉例：1、生活中的自發(fā)過程：(1)自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流；(2) 鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性其中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？2、化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程(1)甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=802.3 kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=571.6 KJ/mol共同點(diǎn)放熱反應(yīng) E反 E生一、自發(fā)過程與能量判據(jù)1、自發(fā)過程：在一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。共同特點(diǎn)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)2、能量判據(jù)：自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。有些過程也是自發(fā)的，這當(dāng)中有的與物質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，但用能量判據(jù)卻無法解釋清楚，例如：兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行，無須借助外力N2O5分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol碳銨的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol二、熵與熵判據(jù)1在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，這種推動(dòng)體系變化的因素稱作熵。2、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理，是判斷化學(xué)反應(yīng)方向的另一判據(jù)熵判據(jù)。3同一物質(zhì)，在氣態(tài)時(shí)熵最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。 物質(zhì)由有序變得無序，即有序程度降低，混亂度增加。 熵：表示物質(zhì)混亂度。熵越大混亂度越大。 熵變S：生成物熵與反應(yīng)物熵之差。三、能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用能量判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最低能量狀態(tài)的傾向 熵判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最大混亂度的傾向很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)將更適合于所有的過程。注意：1過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題了。2在討論過程的方向時(shí)，指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸?。【閱讀】“科學(xué)視野”反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷 H TS 0 非自發(fā)進(jìn)行【小結(jié)】一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1能量判據(jù)：自發(fā)過程趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。放熱過程常常是容易進(jìn)行的。2熵判據(jù)：自發(fā)過程趨向最大混亂度的傾向。若干熵增的過程是自發(fā)的。二、理解熵的含義和熵的變化1、放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o明顯變化或增加的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金屬與酸的置換反應(yīng)熵增等2、吸熱的自發(fā)過程應(yīng)為熵增加的過程，如冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是熵增加的過程，如兩種理想氣體的混合等。4、由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)（G）將更適合于所有的過程。5、過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會(huì)期發(fā)生和過程發(fā)生的速率。如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)。6、若一個(gè)變化的正向能自發(fā)進(jìn)行，則逆向是非自發(fā)反應(yīng)。7、反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。如常溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自發(fā)性的，但在1273K時(shí)，這一反應(yīng)就是自發(fā)的反應(yīng)。規(guī)律方法總結(jié)自發(fā)反應(yīng)中的焓變和熵變的關(guān)系1、放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o明顯變化或增加的過程，如甲烷燃燒、氫氣和氯氣化合等。2、吸熱的自發(fā)過程是熵增加的過程，如冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是熵增加的過程，如兩種理想氣體的混合等。板書設(shè)計(jì)：鞏固練習(xí)：見附頁。練習(xí)1、科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使_和_的自然現(xiàn)象，提出了相互關(guān)聯(lián)的_和_，為最終解決上述問題提供了必要的理論根據(jù)。試分別舉一例_，_。2、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是 ( )A、硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/mol3、已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為： （ ） C(金剛石、s)+O2(g)=CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g)=CO2(g) H2393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低4、知道了某過程有自發(fā)性之后，則 （ ）A. 可判斷出過程的方向B. 可確定過程是否一定會(huì)發(fā)生C. 可預(yù)測(cè)過程發(fā)生完成的快慢D. 可判斷過程的熱效應(yīng)5、碳銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說法中正確的是 （ ）A、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大。B、碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C、碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。6、下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是 （ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D. CO(g)C(s)1/2O27、我們主要從三個(gè)方面討論一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的原理，其中不屬于這三個(gè)方面的是（ ）A、反應(yīng)進(jìn)行的方向 B、反應(yīng)的快慢C、反應(yīng)進(jìn)行的限度 D、反應(yīng)物的多少8、下列說法錯(cuò)誤的是 （ ）A、NH4NO3溶于水吸熱，說明其溶于水不是自發(fā)過程B、同一種物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，液態(tài)時(shí)次之，而固態(tài)時(shí)熵值最小C、借助于外力能自發(fā)進(jìn)行的過程，其體系的能量趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)D、由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，更適合于所有的過程。9、下列過程屬于熵增加的是 （ ）A、一定條件下，水由氣態(tài)變液態(tài)。B、高溫高壓條件下使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石C、2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）D、散落的火柴的無序排列10、下列說法不正確的是 （ ）A、體系有序性越高，熵值就越低 B、自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大C、吸熱反應(yīng)不可以自發(fā)進(jìn)行 D、同種物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大11、以下自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是 （ ）A、硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g） H=+56.7kJmol-1 C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=571.6 KJ/mol12、判斷下列反應(yīng)的熵值增加的是A、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)B、H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)D、Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s)13、已知在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為：H-TS0反應(yīng)能正向自發(fā)進(jìn)行H-TS=O 反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)H-TS 反應(yīng)能逆向自發(fā)進(jìn)行（其中H為焓變，S為熵變，T為熱力學(xué)溫標(biāo)，單位為K）設(shè)反應(yīng)A（s）=D（g）+E（g） H-TS=（-4500+11T）J/mol要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須A、高于400K B、低于136KC、高于136K而且低于409K D、低于409K參考答案：1、 自身能量趨于最低 各有序變?yōu)闊o序 能量判據(jù)和熵判據(jù)自然界中的水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流