2018學(xué)年第一學(xué)期新人教版高二化學(xué)選修4第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第四節(jié)《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》學(xué)案

1、1 第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 了解自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)的主要特點(diǎn)，了解焓判據(jù)、熵判據(jù)的含義，會(huì)用焓變和熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。一、自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)1. 自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，不借助外力而自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1) 下列現(xiàn)象的發(fā)生，你認(rèn)為是自發(fā)過(guò)程的是_( 填字母 ) 。a.水由高處往低處流 b.氣溫升高冰雪融化c.室溫下，水自動(dòng)結(jié)成冰 d.生銹的鐵變光亮(2) 自發(fā)過(guò)程具有的特點(diǎn)能量角度體系趨向于從狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài) (體系對(duì)外部做功或者釋放熱量) ?；靵y度角度體系趨向于從狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)。2. 有下列化學(xué)反應(yīng)：白磷自燃、氯化氫分解、煤燃燒、鈉與水反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)，其中屬

2、于能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)( 簡(jiǎn)稱自發(fā)反應(yīng))的是，屬于放熱反應(yīng)的是。二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變、熵變的關(guān)系1. 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變的關(guān)系(1) 分析下列反應(yīng)進(jìn)行的方向與h之間的關(guān)系：naoh(aq) hcl(aq)=nacl(aq)h2o(l) ，酸堿中和反應(yīng)是熱反應(yīng)， h 0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。2na(s) 2h2o(l)=2naoh(aq) h2(g) ，該反應(yīng)是熱反應(yīng)， h 0，常溫下自發(fā)進(jìn)行。nh4hco3(s) ch3cooh(aq)=co2(g) ch3coonh4(aq) h2o(l) h0，該反應(yīng)在常溫下自發(fā)進(jìn)行。2 caco3(s)=cao(s) co2(g) h0，該反

3、應(yīng)在常溫下自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下自發(fā)進(jìn)行。(2) 自發(fā)反應(yīng)與焓變的關(guān)系多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但也有很多吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)進(jìn)行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。2. 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)系(1) 熵的概念自發(fā)過(guò)程的體系趨向于由轉(zhuǎn)變?yōu)?，體系的混亂度。體系的混亂度常用熵來(lái)描述，熵的概念是表示體系的混亂或無(wú)序程度的物理量，其符號(hào)為s。熵值越大，體系的越大。(2) 影響熵大小的因素同一條件下，不同的物質(zhì)熵值。同一物質(zhì)的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關(guān)，如對(duì)同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值大小為s(g) s(l) s(s) 。氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量越

4、大，分子數(shù)越多，熵值。(3) 熵判據(jù)在與外界隔離的體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵，即熵變 ( 符號(hào)s) ，這個(gè)原理叫做。在用變來(lái)判斷過(guò)程的方向時(shí)，就稱為熵判據(jù)。當(dāng) s0 時(shí)，反應(yīng)為反應(yīng)，在一定條件下自發(fā)進(jìn)行。當(dāng) s0 時(shí)，反應(yīng)為反應(yīng)，在一定條件下自發(fā)進(jìn)行。(4) 反應(yīng)熵變是與反應(yīng)進(jìn)行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。如： 2al(s) fe2o3(s)=al2o3(s) 2fe(s) s39.35 j mol1k 1，上述反應(yīng)為熵減少的反應(yīng)，但在一定條件下，該反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。說(shuō)明“熵判據(jù)”也具有一定的局限性。(1) 從焓變 ( 能量 ) 角度： h0，有利于反應(yīng)自發(fā)

5、進(jìn)行。 (3)在實(shí)際的化學(xué)反應(yīng)中，若h與 s符號(hào)相同時(shí)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的方向的影響作用出現(xiàn)矛盾，因此，在分析一個(gè)具體化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向時(shí)，不能孤立地使用焓判據(jù)或熵判據(jù)來(lái)分析，否則，可能會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。3 例 1下列自發(fā)反應(yīng)可用焓判據(jù)來(lái)解釋的是( ) a.2n2o5(g)=4no2(g) o2(g) h56.7 kj mol1b.(nh4)2co3(s)=nh4hco3(s) nh3(g) h74.9 kj mol1c.2h2(g) o2(g)=2h2o(l) h571.6 kj mol1d.caco3(s)=cao(s) co2(g) h178.2 kj mol1例 2下列說(shuō)法正確的是( )

6、 a.在常溫下，放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行b.nh4hco3(s)=nh3(g) h2o(g) co2(g) h185.57 kjmol1，能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的傾向c.因?yàn)殪首兒挽刈兌寂c反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變和熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)d.在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與自由能變化的關(guān)系1. 用焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)的方向(1) 由焓判據(jù)知反應(yīng)是易進(jìn)行的； 由熵判據(jù)知熵值增加是自發(fā)的。很多情況下用不同的判據(jù)判定同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果。(2) 體系的自由能變化(

7、符號(hào)為 g， 單位為 kjmol1) 綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響，可用于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向的判斷，g。2. 已知反應(yīng)：2no(g)2co(g)=n2(g) 2co2(g) 在 298 k、101 kpa的條件下，其 h113.0 kjmol1，s145.3 j mol1k1。該反應(yīng) _( 填“能”或“不能” ) 用于消除汽車尾氣中的no ，理由為 _。(1) 復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)方向的有關(guān)規(guī)律當(dāng) h0，則 g0， s0，反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。當(dāng) h0， s0 或 h0，s”“”“0，s0，則：該反應(yīng)常溫下_( 填“能”或“不能” ) 自發(fā)進(jìn)行。據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析，溫度_( 填“能”或“不

8、能” ) 成為反應(yīng)方向的決定因素。(4) 已知 caso4(s) co(g)cao(s) so2(g) co2(g) h 218 kj mol1，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是_。(5) 某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的s_( 填“”或“ 0 4. 已知在等溫等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為hts0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行設(shè)反應(yīng) a=d e hts( 4 50011t) jmol1， 要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須 ( ) a.高于 409 k b.低于 136 k c.高于 136 k 而低于 409 k d.低于 409 k 5. 回答下列問(wèn)題：(1) 汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生co ，有人設(shè)想按下列反

9、應(yīng)除去co ：2co(g)=2c(s) o2(g) 。已知該反應(yīng)的h0，簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：_ _ 。(2) 下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是_( 填字母 ) 。a.co(g)=c(s) 12o2(g) b.2n2o5(g)=4no2(g) o2(g) c.(nh4)2co3(s)=nh4hco3(s) nh3(g) d.mgco3(s)=mgo(s) co2(g) (3) 運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究合成氨反應(yīng)有重要意義，請(qǐng)完成下列探究。生產(chǎn)氫氣：將水蒸氣通過(guò)紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣。c(s) h2o(g)h2(g) co(g) h131.3 kjmol 1， s133.7 jmol 1k 1

10、， 該反應(yīng)在低溫下_( 填“能”或“不能”) 自發(fā)進(jìn)行。鞏固練習(xí)1. 下列說(shuō)法正確的是( ) a.放熱反應(yīng)的焓變小于零，熵變大于零 b.放熱及熵增加的反應(yīng)，一定能自發(fā)進(jìn)行c.放熱反應(yīng)的焓變大于零，熵變小于零 d.放熱及熵減小的反應(yīng)，一定能自發(fā)進(jìn)行2. 已知下列過(guò)程都能自發(fā)進(jìn)行，其中不能用“焓判據(jù)”解釋的是( ) a.2na(s) cl2(g)=2nacl(s) h0 b.c3h8(g) 5o2(g)=3co2(g) 4h2o(l) h0 d.2mg(s) o2(g)=2mgo(s) h0，s0 b.h0， s0 c.h0 d.h0，s0(假定 h、s不隨溫度而變化) ，下列7 敘述中正確的是(

11、 ) a.低溫下為自發(fā)過(guò)程，高溫下為非自發(fā)過(guò)程 b.高溫下為自發(fā)過(guò)程，低溫下為非自發(fā)過(guò)程c.任何溫度下均為非自發(fā)過(guò)程 d.任何溫度下均為自發(fā)過(guò)程10. 灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可以制造器皿。現(xiàn)把白錫制成的器皿放在 0 、100 kpa 的室內(nèi)存放，它會(huì)不會(huì)變成灰錫而不能再繼續(xù)使用( 已知：在 0 、100 kpa 條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為h2 180.9 j mol1，s6.61 j mol1k1)( ) a.會(huì)變成灰錫 b.不會(huì)變成灰錫 c.不能確定 d.升高溫度才會(huì)變成灰錫11. 反應(yīng) ch3oh(l) nh3(g)=ch3nh2(g) h2o(g) 在某溫度自發(fā)向右進(jìn)行，若反應(yīng)的| h| 17 kjmol1，| hts| 17 kj mol1，則下列正確的是( ) a.h0，hts0 b.h0， hts0 c.h0，hts0 d.h0，hts0 b.反應(yīng) nh3(g) hcl(g)=nh4cl(s) 在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的h0 c.caco3(s)=cao(s) co2(g) 室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)的h0 d.常溫下，反應(yīng)