第四節(jié)化學反應的方向

第四節(jié)化學反應的方向學習目標1.了解生活中的自發(fā)反應過程2.理解用焓變判斷化學反應自發(fā)進行的局限性3.理解用熵增加判斷化學反應自發(fā)進行的局限性4.理解根據(jù)焓變和熵變的綜合影響判斷反應自發(fā)進行的方向“二十一世紀金屬”

鈦和鈦的合金大量用于航空工業(yè)，有“空間金屬”之稱；另外，在造船工業(yè)、化學工業(yè)、制造機械部件、電訊器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應用

鈦鈦的發(fā)現(xiàn)1771年發(fā)現(xiàn)鈦元素TiO2(s)

+

2Cl2(g)

=

TiCl4(l)

+

O2(g)TiCl4

+

2Mg

＝

2MgCl2

+

Ti金紅石礦物1910年制得純凈的鈦

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

2H2+O2=2H2O

化學反應具有方向性。水由高處往低處流自動進行，而不能自動從低處流向高處，需要借助水泵把水抽到高處一、自發(fā)反應和非自發(fā)反應

在一定溫度、壓強下，不借助光、電能等外部力量就能自動進行，或具有發(fā)生的可能性的反應稱為自發(fā)反應，反之稱為非自發(fā)反應?；瘜W反應向著怎樣的方向進行就是自發(fā)的呢？

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

2H2+O2=2H2O思考為什么正向自發(fā)而逆向不自發(fā)？CH4(g)

+

2O2(g)

=

CO2(g)

+

2H2O(l)

△H(298K)

=

-890KJ/molHCl(aq)

+NaOH(aq)

=

H2O(l)+NaCl(aq)

△H(298K)

=

-57.3KJ/mol4Fe(OH)2(s)

+

O2(g)

+

2H2O(l)

=

4Fe(OH)3(s)

△H(298K)=-444.3KJ/molNH3(g)

+

HCl(g)

=

NH4Cl(s)

△H(298K)=-176.9KJ/mol[問題1]化學反應是向著怎樣的方向自發(fā)進行的呢？二、化學反應進行方向的判據(jù)1、焓判據(jù)反應物的總能量高生成物的總能量低放熱反應△H＜0化學反應趨向于向著焓減小的方向自發(fā)進行（能量判據(jù)）[問題2]在一定溫度和壓強下，化學反應一定不能向著吸熱的方向自發(fā)進行嗎？1、3、N2O5分解：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol4、碳銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9kJ/mol2、2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3↑+10H2O△H>0室溫下冰塊的融化、硝酸鹽類的溶解等都是自發(fā)的吸熱過程。

結論

焓減小只是影響反應方向的其中一個因素，并不是唯一因素[問題3]為什么在一定溫度和壓強下，化學反應能夠向著吸熱的方向自發(fā)進行呢？還有什么因素在影響反應的方向呢？分析下列現(xiàn)象，也許有助于我們找到影響化學反應方向的另一種因素。①食鹽自動溶于水②墨水滴入水中自動擴散，二者卻不能自動分離③二氧化硫與空氣自動混合，不能自動分離④一副嶄新的撲克牌被洗過后會怎樣？⑤如果沒有法律的制約，世界會怎樣？⑥下課鈴一響教室里會怎樣？

自發(fā)過程趨向于從有序到無序進行克勞修斯熵用來衡量一個體系的混亂度通過實驗和計算，科學家們能夠求得各種物質(zhì)在一定條件下的熵值S符號

S

單位J.mol-1.K-1熵值越大，體系的混亂度越大如何量度一個體系的混亂度？（1）物質(zhì)不同，熵值不同（2）狀態(tài)不同，熵值不同

S（g）﹥S（l）﹥S（s）（3）熵變△S：△S

=S生成物－S反應物2、熵判據(jù)化學反應趨向于向熵增的方向自發(fā)進行[問題4]利用熵判據(jù)判斷下列吸熱過程能夠自發(fā)的原因是什么？

室溫下冰塊的融化是自發(fā)的吸熱過程2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3↑+10H2O△H

>0N2O5分解：

2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)

△H

=

+

56.7

kJ/mol

碳酸銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H

=

+

74.9kJ/mol

小結：產(chǎn)生氣體的反應、氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應，熵變通常都是正值（△S＞0），為熵增的反應。[問題5]自發(fā)反應一定不能向著熵減的方向進行嗎？試舉出一個熵減卻能自發(fā)進行的過程或反應2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

熵變也不是影響化學反應方向的唯一因素NH3(g)

+

HCl(g)

=

NH4Cl(s)△S＜0

△S＜0在一定溫度、壓強下：△G=

△H-T△S<0

反應自發(fā)，△G=

△H-T△S>0

反應非自發(fā)3、復合判據(jù)△G=

△H-T△S思考TiO2(s)+2Cl2(g)

=

TiCl4(l)+O2(g)△H=161.9KJ·mol-1△S=-38.4J·mol-1·K-1請分析為什么該反應在任何溫度下都不能自發(fā)進行？對此你有何感想？

金屬鈦的制取

當前鈦的生產(chǎn)采用金屬熱還原法，已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的鈦冶金方法為鎂熱還原法和鈉熱還原法。

目前在工業(yè)中廣泛應用的方法只有鎂還原法?；瘜W反應的方向反應焓變反應熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減小結放熱有利于反應自發(fā)，熵增有利于反應自發(fā)作業(yè)布置1、完成同步練習冊P37-402、完成分層檢測9【課堂達標測試】1、下列過程是非自發(fā)的是∶（）A.水由高處向低處流；

B.天然氣的燃燒；C.鐵在潮濕空氣中生銹；D.室溫下水結成冰。2、下列說法不正確的是（）A.焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關的因素，多數(shù)能自發(fā)進行的反應都是放熱反應。B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。C.一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應放熱還是吸熱D.一個反應能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關CD4、250C和1.01×105Pa時，反應:

2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ/mol，自發(fā)進行的原因是（）

A.是吸熱反應；

B.是放熱反應；

C.是熵減少的反應；

D.熵增大效應大于能量效應。D3、碳酸銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是（）

A.其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大；

B.其分解是因為外界給予了能量；

C.其分解是吸熱反應，據(jù)能量判據(jù)能自發(fā)分解；

D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。AD6、下列反應中，熵減小的是（

）A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)5、以下自發(fā)反應可用能量判據(jù)來解釋的是(

)

A.硝酸銨自發(fā)地溶于水

B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；