魯科版化學(xué)反應(yīng)原理（選修4）化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向【市一等獎(jiǎng)】

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)W習(xí)目標(biāo)：1、了解反應(yīng)方向與反應(yīng)焓變、反應(yīng)熵變的關(guān)系2、根據(jù)判據(jù)定量判斷反應(yīng)方向重點(diǎn)、難點(diǎn)：理解焓變和熵變對反應(yīng)方向的共同影響根據(jù)△H-T△S及給定數(shù)據(jù)判斷反應(yīng)的方向聯(lián)想·質(zhì)疑2NO+2CO=N2+CO2該反應(yīng)能否發(fā)生?理論依據(jù)是什么？自然界中水總是從高處往低處流是自動進(jìn)行的自發(fā)變化過程具有一定的方向性

在一定條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進(jìn)行的過程。自發(fā)過程：生活經(jīng)驗(yàn)舉例：1、熱總是由高溫物體傳向低溫物體2、室溫下冰塊自動融化3、墨水?dāng)U散4、食鹽溶解于水5、火柴棒散落(1)條件指一定的溫度和壓強(qiáng)；(2)自發(fā)反應(yīng)必須在一定條件下才能實(shí)現(xiàn)。自發(fā)反應(yīng)：注意：在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進(jìn)行的反應(yīng)。1、酸堿中和；2、鐵器暴露在潮濕空氣中生銹；3、甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒；4、鋅與CuSO4溶液反應(yīng)生成Cu和ZnSO4等。這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的.舉例：

自發(fā)反應(yīng)有方向性一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向交流·研討1、反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行2、反應(yīng)吸熱也有可能自發(fā)進(jìn)行對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全。有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。還有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行。焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。結(jié)論：練習(xí)1: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：①C(金剛石、s)+O2(g)＝CO2(g)△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/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AC交流﹡研討：1、硝酸銨、氫氧化鈉、氯化鈉、蔗糖溶解過程的熱效應(yīng)如何？吸熱放熱幾乎不變2、它們?nèi)芙獾倪^程都是自發(fā)的，與焓變有關(guān)嗎？

無3、你認(rèn)為是什么因素決定了它們的溶解過程能自發(fā)進(jìn)行？

熵熵：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量。用符號S表示?；靵y度越大，熵值越大。3、對于同一物質(zhì)：

S（g）﹥S（l）﹥S（s）2、在同一條件下，不同物質(zhì)的熵不同。1、單位:J·mol-1·K-1二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向注意：熵變：反應(yīng)前后體系熵的變化用△S表示?！鱏=S產(chǎn)物－S反應(yīng)物△Ｓ＞０混亂度增大（熵增）課本37頁△Ｓ＜０混亂度減?。販p）研究表明：反應(yīng)有由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)的趨勢，即混亂度增加（△S＞0）。且△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。1、熵增有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行2、熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行2Al(s)+Fe2O3(s)==Al2O3(s)+2Fe(s)△S=-39.4J·mol-1·K-1熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的有關(guān)的一個(gè)因素，但不是唯一因素。結(jié)論:即：⊿S＞0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定是⊿S＞0的反應(yīng)2H2O===2H2↑+O2↑電解⊿S＞0非自發(fā)小結(jié)：自發(fā)過程的變化趨勢1、能量趨于降低：2、混亂度趨于增加（釋放熱量或?qū)ν庾龉Γ└吣軕B(tài)→低能態(tài)+能量

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)，但用焓判據(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（1）既不吸熱也不放熱的自發(fā)過程H2O2O2H2（2）吸熱的自發(fā)過程

室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類的溶解；常溫常壓下N2O5的分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol

碳銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/mol

很多情況下，簡單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由焓判據(jù)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。三、焓變和熵變對反應(yīng)方向的共同影響反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的判據(jù)：

△H-T△S△H-T△S＜0,

自發(fā)進(jìn)行△H-T△S＝0，可逆反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)△H-T△S>0，非自發(fā)進(jìn)行即：在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向△H-T△S＜0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行△H<0△S>0△H>0△S<0△H<0△S<0△H>0△S>0自發(fā)非自發(fā)不一定不一定學(xué)以致用低溫自發(fā)、高溫非自發(fā)低溫非自發(fā)、高溫自發(fā)低溫自發(fā)高溫自發(fā)NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S＜0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0△S>0判斷反應(yīng)什么條件下自發(fā)進(jìn)行？汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染,有人提出通過2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)來處理汽車尾氣。已知室溫（298K、101KPa）下：△H=-113.0KJ·mol-1△S=-143.5J·mol-1·K-1，該反應(yīng)在室溫下能否自發(fā)進(jìn)行？思考：如何加快反應(yīng)速率？一種汽車尾氣凈化器?！鱄-T△S=-69.68KJ·mol-1<0,因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。但該反應(yīng)速率極慢。1．反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否一定會發(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，就不是焓變判斷和熵變判斷能解決的問題了。注意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摹＞毩?xí):1、下列說法不正確的是焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。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(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)C2、下列反應(yīng)中，熵減小的是D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D3、下列說法正確的是∶（）A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的；B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變；C、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)；D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。4、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是∶（）A、吸熱反應(yīng)B、放熱反應(yīng)；C、熵增加反應(yīng)D、熵增加和放熱反應(yīng)CD5、某化學(xué)反應(yīng)其△H=—122kJ·mol1，?S=231J·mol-1·K-1，則此反應(yīng)在下列哪種情況下