2.1化學(xué)反應(yīng)的方向課件高二上學(xué)期化學(xué)選擇性必修1

為什么氫氧化鈉與鹽酸混合即可自動(dòng)發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈉和水，而氯化鈉與水混合卻不會(huì)自動(dòng)發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈉和鹽酸？

用氫氣和氮?dú)夂铣砂睍r(shí)，即使氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之比為3：1，為什么它們也不能全部反應(yīng)？

氫氣與氧氣的混合物一經(jīng)點(diǎn)燃立即發(fā)生爆炸，為什么在常溫下氫氣與氧氣卻能長(zhǎng)期共存？第1節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的方向第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率1.了解焓變、熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系；2.能綜合運(yùn)用焓變與熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。聯(lián)想·質(zhì)疑聯(lián)想·質(zhì)疑

越來(lái)越多的汽車(chē)帶來(lái)的大氣污染。為了減輕大氣污染，人們提出讓CO與NO反應(yīng)產(chǎn)生兩種無(wú)毒的氣體，寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式。

該方法是否可行，該反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行呢？2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向在一定的條件下，無(wú)需外界幫助就能自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。1.自發(fā)過(guò)程(1)定義:水往低處流冰塊融化鐵網(wǎng)生銹體系趨向于從高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低能量狀態(tài)具有方向性，其逆過(guò)程是非自發(fā)的一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向在一定的條件下，無(wú)需外界幫助就能自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。1.自發(fā)過(guò)程(1)定義:體系趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無(wú)序狀態(tài)如何判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行呢？反應(yīng)要自發(fā)的進(jìn)行是否要符合什么條件呢？溶解交流·研討交流·研討19世紀(jì),一些化學(xué)家們?cè)J(rèn)為決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素是反應(yīng)熱：放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行,而吸熱反應(yīng)則不能。你同意這種觀(guān)點(diǎn)嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。鈉與水反應(yīng)：

2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)ΔH=－368kJ?mol-1酸堿中和：

NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=－57.3kJ?mol-1氫氣和氧氣反應(yīng)：

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=－571.6kJ?mol-1NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)ΔH=

+37.30kJ·mol-1多數(shù)放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，如：體系趨向于從高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低能量狀態(tài)

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH=+178.2kJ·mol-1還有一些焓變不大的吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下卻能自發(fā)進(jìn)行，如碳酸鈣的分解反應(yīng)。因此，不能僅用反應(yīng)焓變來(lái)判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。是什么“推動(dòng)”了反應(yīng)的進(jìn)行？體系趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無(wú)序狀態(tài)二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向1.熵（

S

）熵值越大，體系無(wú)序程度/混亂度越大。同一物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)

純物質(zhì)熵值的大小與物質(zhì)的種類(lèi)、數(shù)量、聚集狀態(tài)以及溫度、壓強(qiáng)等因素有關(guān)?！枋鲶w系無(wú)序程度的物理量

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH=+178.2kJ·mol-12.熵變（

ΔS

）ΔS為反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物的總熵之差。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，反應(yīng)熵變的數(shù)值通常都是正值，為熵增加反應(yīng)，如：ΔS

=S反應(yīng)產(chǎn)物－S反應(yīng)物對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)在一定條件下有確定的熵變

2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)ΔH＞0

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH＞0ΔS=+57.2J·mol-1·K-1

ΔS=+169.6J·mol-1·K-1

2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)ΔH＞0

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH＞0ΔS=+57.2J·mol-1·K-1

ΔS=+169.6J·mol-1·K-1

事實(shí)證明，熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。思考與交流自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)ΔS=－39.4J·mol-1·K-1

熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行一個(gè)因素,但也不是唯一因素。三、用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向研究表明，在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向可以用反應(yīng)的焓變和熵變來(lái)綜合判斷，判據(jù)為ΔH－TΔS。1.反應(yīng)方向的判據(jù)ΔH－TΔS<0反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行ΔH－TΔS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)ΔH－TΔS＞0反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)方向的吉布斯自由能判據(jù)吉布斯自由能（符號(hào)G）的定義式為G=H－TS。ΔG為反應(yīng)的吉布斯自由能變：ΔG=ΔH-TΔS，表示的是一個(gè)封閉體系在等溫、等壓條件下做最大非體積功的能力。在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，反應(yīng)的方向可依據(jù)ΔG來(lái)判斷：

ΔG<0反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行

ΔG=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

ΔG>0反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行在以上條件下，自發(fā)反應(yīng)總是朝著吉布斯自由能減小的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。思考與交流反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，判斷下列反應(yīng)在什么情況下能自發(fā)進(jìn)行。化學(xué)反應(yīng)ΔHΔS能否正向自發(fā)進(jìn)行2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)-78.03kJ/mol+494.4J/mol/KCO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)+110.5kJ/mol-89.4J/mol/K4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)-444.3kJ/mol-280.1J/mol/KCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)+178.2kJ/mol+169.6J/mol/K任何溫度下都能正向自發(fā)進(jìn)行任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行低溫下能正向自發(fā)進(jìn)行高溫下能正向自發(fā)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)ΔHΔS能否正向自發(fā)進(jìn)行2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)ΔH

＜0ΔS

＞0

CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)ΔH

＞0

ΔS

＜0

4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH

＜0ΔS

＜0

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH

＞0

ΔS

＞0

任何溫度下都能正向自發(fā)進(jìn)行任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行低溫下能正向自發(fā)進(jìn)行高溫下能正向自發(fā)進(jìn)行ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用?！纠斫鈶?yīng)用】用于汽車(chē)尾氣凈化反應(yīng)例析在298K、100kPa下，2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1，在通常條件下，用上述化學(xué)反應(yīng)處理汽車(chē)尾氣是否具有可行性？ΔH－TΔS＝－746.8kJ·mol－1－298K×(－197.5×10－3)kJ·mol－1·K－1≈－687.9kJ·mol－1＜0。該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，利用此反應(yīng)解決汽車(chē)污染問(wèn)題可行。單位換算利用ΔH－TΔS判據(jù)，只能用于判斷在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)，即反應(yīng)發(fā)生的可能性，但它并不能說(shuō)明在該條件下可能正向自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生，這個(gè)反應(yīng)到底能不能反應(yīng)，那還要看反應(yīng)進(jìn)行的限度和反應(yīng)進(jìn)行的速率?！咀⒁狻坎贿^(guò)，該反應(yīng)需要使用催化劑來(lái)加速。通常使用貴金屬作為催化劑，將其裝入汽車(chē)尾氣凈化器中，并將凈化器與汽車(chē)尾氣排放管道連接在一起。利用這個(gè)裝置，人們可以有效地將汽車(chē)尾氣中的污染物NO（g）和CO（g）同時(shí)除去?！揪氁痪殹?.判斷下列說(shuō)法是否正確。(1)放熱反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。(

)(2)熵增反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,熵減反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。(

)(3)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生,也一定能反應(yīng)完全。(

)(4)對(duì)于ΔS>0的反應(yīng),若在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)ΔH>0。(

)(5)TATP(C8H18O6)受撞擊分解爆炸,且無(wú)明顯熱效應(yīng),說(shuō)明該分解反應(yīng)的熵顯著增加。(

)(6)反應(yīng)C(s)+CO2(g)===2CO(g)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說(shuō)明該反應(yīng)的ΔH>0。(

)2.下列說(shuō)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)3.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.熵增加且放熱反應(yīng)CD5.下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A.一定溫度下,反應(yīng)MgCl2(l)===Mg(l)+Cl2(g)

ΔH>0

ΔS>0B.鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比受損前更容易生銹C.反應(yīng)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ΔH<0D.鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生氧化反應(yīng)C4.不能用焓判據(jù)解釋的自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程是(

)A.鐵在潮濕空氣中生銹

B.天然氣的燃燒C.銅在潮濕空氣中產(chǎn)生銅綠

D.NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應(yīng)產(chǎn)生NH3D6.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?，F(xiàn)把白錫制造的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放,它會(huì)不會(huì)變成灰錫而不能繼續(xù)使用(已知在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)的焓變和熵變分別為:ΔH=-2180.9J·mol-1,ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)(

)A.會(huì)變 B.不會(huì)變C.不能確定 D.升高溫度才會(huì)變A7.某反應(yīng)2AB(g)＝C(g)＋3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的正反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為(

)A.ΔH＜0、ΔS＞0 B.ΔH＜0、ΔS＜0C.ΔH＞0、ΔS＞0 D.ΔH＞0、ΔS＜0C8.已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng):①CH4(g)===C(s)+2H2(g),②2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)。某同學(xué)為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度,在圖書(shū)館查到了如下熱力學(xué)數(shù)據(jù):反應(yīng)①的ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1,ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1反應(yīng)②的ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1