高中化學 專題2 化學反應速率與化學平衡 第二單元 化學反應的方向和限度 第1課時課件 蘇教版選修4-蘇教版高二選修4化學課件

1、第1課時化學反應方向專題2第二單元化學反應的方向和限度學習目標定位1.了解自發(fā)過程和化學反應的自發(fā)性。2.通過“有序”和“無序”的對比，了解熵和熵變的概念。3.初步了解焓變和熵變對化學反應方向的影響，能用焓變和熵變說明化學反應的方向。新知導學達標檢測內容索引新知導學一、自發(fā)過程和自發(fā)反應 1.自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外力而自發(fā)進行的過程?；卮鹣铝袉栴}：(1)下列現(xiàn)象的發(fā)生，你認為是自發(fā)過程的是_(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，水自動結成冰D.生銹的鐵變光亮AB(2)自發(fā)過程具有的特點能量角度體系趨向于從 狀態(tài)轉變?yōu)?狀態(tài)(體系對外部做功或者 熱量)。混亂度

2、角度體系趨向于從 狀態(tài)轉變?yōu)?狀態(tài)。2.有下列化學反應：白磷自燃、氯化氫分解、煤燃燒、鈉與水反應、酸堿中和反應，其中屬于能自發(fā)進行的化學反應(簡稱自發(fā)反應)的是 ，屬于放熱反應的是 。高能低能釋放有序無序歸納總結歸納總結二、化學反應進行的方向與焓變、熵變的關系 1.化學反應進行的方向與焓變的關系化學反應進行的方向與焓變的關系(1)分析下列反應進行的方向與H之間的關系：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸堿中和反應是 熱反應，H 0，常溫下 自發(fā)進行。2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，該反應是 熱反應，H 0，常溫下 自發(fā)進行。NH4HCO3(

3、s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H0，該反應在常溫下 自發(fā)進行。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0，該反應在常溫下 自發(fā)進行，但在較高溫度下 自發(fā)進行。放能大(3)熵判據在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵 ，即熵變(符號S)_零，這個原理叫做 。在用 來判斷過程的方向時，就稱為熵判據。當S0時，反應為 反應，在一定條件下 自發(fā)進行。當S0時，反應為 反應，在一定條件下 自發(fā)進行。(4)反應熵變是與反應進行的方向有關的因素之一，但不是決定反應能否自發(fā)進行的唯一因素。如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S

4、39.35 Jmol1K1，上述反應為熵減少的反應，但在一定條件下，該反應也能自發(fā)進行。說明“熵判據”也具有一定的局限性。增大大于熵增原理熵變熵增能熵減不能歸納總結歸納總結(1)從焓變(能量)角度：H0，有利于反應自發(fā)進行。(3)在實際的化學反應中，若H與S符號相同時，對化學反應的方向的影響作用出現(xiàn)矛盾，因此，在分析一個具體化學反應自發(fā)進行的方向時，不能孤立地使用焓判據或熵判據來分析，否則，可能會得出錯誤的結論。例例1下列自發(fā)反應可用焓判據來解釋的是A.2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) H56.7 kJmol1B.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g) H74.9

5、 kJmol1C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1D.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJmol1解析解析從焓變的角度分析，化學反應由高能狀態(tài)向低能狀態(tài)轉化，使體系能量降低，表現(xiàn)為放熱反應，較易進行。答案解析例例2下列說法正確的是A.在常溫下，放熱反應一般能自發(fā)進行，吸熱反應都不能自發(fā)進行B.NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1，能 自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的傾向C.因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變和熵變均可以單獨 作為反應自發(fā)性的判據D.在其他外界條件不變

6、的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行 的方向答案解析解析解析A項，有些能使熵值增大的吸熱反應可以自發(fā)進行，錯誤；C項，焓變和熵變均不能單獨作為反應自發(fā)性的判據，錯誤；D項，使用催化劑只能降低反應的活化能，增大反應速率，不能改變反應的方向，錯誤。三、化學反應進行的方向與自由能變化的關系 1.用焓變和熵變的復合判據判斷反應的方向用焓變和熵變的復合判據判斷反應的方向(1)由焓判據知 反應是易自發(fā)進行的；由熵判據知熵值 是自發(fā)的。很多情況下用不同的判據判定同一個反應，可能會出現(xiàn)相反的判斷結果。(2)體系的自由能變化(符號為G，單位為kJmol1)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學反應自

7、發(fā)進行的方向的判斷，G_。放熱增加HTS2.已知反應：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298 K、101 kPa的條件下，其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。該反應_(填“能”或“不能”)用于消除汽車尾氣中的NO，理由為_。能該反應的HTS69.7 kJmol10，說明該反應在理論上是可行的，所以能用于消除汽車尾氣中的NO解析解析GHTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJmol1K1)69.7 kJmol10，故理論上該反應能自發(fā)進行。 答案解析歸納總結歸納總結(1)復合判據判斷反應方向的有關規(guī)律當H0，則G0，S0，反應一定

8、不能自發(fā)進行。當H0，S0或H0，S0時，反應能否自發(fā)進行與溫度有關，一般低溫時焓變影響為主，高溫時熵變影響為主。(2)反應發(fā)生的條件有多種，GHTS這個判據只能用于溫度、壓強一定條件下的反應，不能用于其他條件(如溫度、體積一定)下的反應。(3)反應的自發(fā)性只能判斷方向性，反應能否實現(xiàn)，還要看具體的反應條件。例例3(2017儀征中學高二4月月考)當化學反應的H0，S0時，反應一定能自發(fā)進行。下列反應屬于該情況的是A.Zn(s)2HCl(aq)=ZnCl2(aq)H2(g)B.2H2(g)O2(g)=2H2O(l)C.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)D.2NH4Cl(s)Ca(OH)2

9、(s)=2NH3(g)CaCl2(s)2H2O(l)解析解析A項是放熱反應，H0，反應后氣體體積增大，S0，正確；B項是放熱反應，H0，反應后氣體體積減小S0，反應后氣體體積增大，S0，錯誤；D項是吸熱反應，H0，反應后氣體體積增大，S0，錯誤。答案解析例例4回答下列問題：(1)用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應：2CO2(g)=2CO(g)O2(g)，該反應的H_(填“”“0，S0，故低溫下GHTS0，反應不能自發(fā)進行。答案解析不能(2)已知在100 kPa、298 K時石灰石分解反應CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)的H0，S0，則：該反應常溫下_(填

10、“能”或“不能”)自發(fā)進行。據本題反應數(shù)據分析，溫度_(填“能”或“不能”)成為反應方向的決定因素。解析解析該反應的H0，S0，屬于熵增加的吸熱反應，故在高溫下該反應能夠自發(fā)進行。答案解析不能能解析解析常溫下石灰石不分解。(3)已知CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g) H218 kJmol1，該反應能夠自發(fā)進行的反應條件是_。答案解析高溫解析解析自發(fā)反應的條件是HTS0，即H0，故T 即T值較大，該反應應在高溫下進行。(4)某吸熱反應能自發(fā)進行，則該反應的S_(填“”或“0，HTS0，故S0。學習小結達標檢測123451.知道了某過程有自發(fā)性之后，則A.可判斷過程的方

11、向B.可確定過程是否一定會發(fā)生C.可預測過程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過程的熱效應解析解析判斷某反應是否自發(fā)，只是判斷反應的方向，與反應是否會發(fā)生、反應的快慢、反應的熱效應無關。答案解析解析解析反應2Mg(s)CO2(g)=2MgO(s)C(s)的H0，S0，A項錯誤；反應NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)的S0，低溫下能自發(fā)進行，根據GHTS可知H0，B項錯誤；反應SiO2(s)2C(s)=Si(s)2CO(g)的S0，高溫下能自發(fā)進行，說明反應H0，C項正確；任何溫度下均能自發(fā)進行的反應說明H0，S0，D項錯誤。2.(2017鹽城高二期末)下列反應中H0，S0的是A.2Mg(s)CO

12、2(g)=2MgO(s)C(s)B.低溫下能自發(fā)進行的反應：NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)C.高溫下能自發(fā)進行的反應：SiO2(s)2C(s)=Si(s)2CO(g)D.任何溫度下均能自發(fā)進行的反應：2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)12345答案解析解析解析有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)，故A錯；熵變與反應的自發(fā)性有關，但不能獨立地作為反應是否自發(fā)的判據，故B錯；物質的量增加的反應，其混亂度不一定增加，即S不一定為正值，如2H2S(g)O2(g)=2H2O(l)2S(s)，故C錯；CaCO3(s)的分解產生了氣體，

13、為熵增加反應，故D正確。 123453.下列說法完全正確的是A.自發(fā)進行的反應均是放熱反應B.S為正值的反應均能自發(fā)進行C.物質的量增加的反應，S為正值D.CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：S0答案解析解析解析要防止反應發(fā)生需滿足HTS0的條件，解不等式得T409 K，故A正確。123454.已知在等溫等壓條件下，化學反應方向的判據為HTS0 反應不能自發(fā)進行設反應A=DEHTS(4 50011T) Jmol1，要防止反應發(fā)生，溫度必須A.高于409 KB.低于136 KC.高于136 K而低于409 KD.低于409 K答案解析123455.向錐形瓶中加入約20 g NH4Cl晶體，在一小木塊上灑少量水，將錐形瓶放在木頭上，再向其中加入約40 g Ba(OH)28H2O，如圖所示。用玻