2016年春高中化学人教选修4课件第2章第4节化学反应进行的方向

1、成才之路 化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修,化学反应速率和化学平衡,第二章,第四节 化学反应进行的方向,第二章,小时候在玩玩具时，你是否有将所有玩具到处乱丢，使其乱七八糟的行为呢？就像“水往低处流”一样，化学反应也存在内能降低(焓减小)，混乱度增大(熵增加)的趋势。,未涂防锈漆的钢制器件会生锈、香水会扩散到空气中等，这些都是不用借助外力就可以自发进行的过程；用水泵把水从低水位升至高水位，高温高压可以使石墨转化为金刚石，这些是必须在外界对体系施加某种作用时才能实现的过程。化学反应为什么有的能够自发进行，不需要借助外力，而有些反应或过程需要在特定条件下才能进行呢？请让我们一起走进教材第四节：化学反应进行的方向。,新知导学,自动进行,的过程,自发地,降低,焓变,混乱,混乱,S,增大,大于,增大,熵增,熵变,是否一定会发生,发生的速率,焓判据,熵判据,1“自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生”，这句话对吗？说明理由。 提示：不对。某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备一定条件也能发生。如甲烷燃烧是自发反应，但需点燃或加热才能反应；石灰石分解为氧化钙

2、和二氧化碳为非自发反应，在高温下可以发生。,自主探究,2是否S0的过程一定能自发进行，S0的过程一定不能自发进行？ 提示：不是。一个过程的S0，只能说明该过程有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定；S0的过程也能自发进行，如10的液态水会自动结冰成为固态。,3反应2NH4ClBa(OH)28H2O=2NH3BaCl210H2O在常温下能反应进行，该过程体系的能量和熵如何变化？说明什么问题？ 提示：该反应是吸热反应，体系的能量升高，但其熵增大，所以能自发进行，说明判断一个反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判据。,4硝酸铵溶于水为什么吸热？ 提示：体系具有向熵值变大的方向进行变化的倾向，因此硝酸铵溶于水首先要进行扩散，而扩散过程是一个吸热过程，一般情况下，含铵根离子的化合物，溶解于水时扩散过程表现得更为剧烈所以明显吸热，离子需要从溶剂中吸收热量来完成自己的扩散过程。所以溶液温度降低是离子扩散过程，不是溶液吸热。就是说铵根从水中带走热量，所以水温降低，溶液温度降低。,1自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助外力，就可以自发进行的过程。 (2)分类,自发过程和自发反应,教材

3、点拨,(3)特点 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者放释热量)。 在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 (4)实例： 自然界中的自发过程 自然界中的水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流。 物理学中研究的电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动。 日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。,2自发反应 在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。 温馨提示：自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如：Zn与CuSO4反应可被设计成原电池。 3非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可以将水从低处引向高处，通电可以将水分解为氢气和氧气。,(2015经典习题选萃)下列过程均为自发过程的是( ) 铵盐的溶解 烧碱与盐酸反应 Zn与稀H2SO4反应 氢气在氧气中燃烧 Mg在空气中燃烧 铝热反应 墨水在水中的扩散 电解熔融的氯化钠 A B C D,典例透析,【解析】 自发过程指在一般条件下能自动发生的过程，它包括自发反应。而电解熔融的氯化钠要在直流电作用下进行，不能自发。 【答案】 D 【点评】 在讨论反应过程的自发性时，指的是没有外界干扰时体系的性质

4、。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。,1向烧杯内加入适量的氢氧化钡晶体Ba(OH)28H2O和氯化铵晶体(NH4Cl)，并迅速置于滴有几滴水的木板上搅拌。一会儿就会发现烧杯内的固体变成了糊状，杯壁变冷，杯底和木板被冰粘在了一起，并能闻到明显的刺激性气味。这是自发地发生了化学反应：Ba(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)= 2NH3(g)10H2O(l)BaCl2(aq)。下列结论中正确的是( ),变式训练,A自发反应一定是吸热反应 B自发反应一定是放热反应 C有的吸热反应也能自发进行 D吸热反应都能自发进行 解析：有部分吸热反应能自发进行。 答案：C,科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的判据：焓判据和熵判据。,化学反应方向的判据,教材点拨,2熵判据 (1)熵 熵是衡量体系混乱度大小的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。熵的符号为S，常用单位：Jmol1K1。 (2)物质熵大小规律 物质的存在状态：对于同一种物质，等物质的量的该物质其熵值(混乱度

5、)大小与物质的存在状态有关，气态时熵值最大，固态时熵值最小，而液态时介于二者之间，即S(g)S(l) S(s)。,与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂其熵值越大，一般组成物质的原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大。,(3)熵变 熵变 化学反应的熵变是产物的总熵值与反应物的总熵值之差。符号：S；表达式：SS(产物)S(反应物)。,熵变大小规律 对于有气体参与的化学反应(气体参与反应时气体既可以是反应物也可以是产物)，气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减小的反应。所以离子反应的条件之一是有气体产生，即为熵值增大的反应。 当然物质在发生三态变化时，由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态(升华)过程都是熵增加过程。,熵判据 在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。,反应的熵变与反应方向的关系 对于确定的化学反

6、应，在一定条件下，具有确定的熵变。 a许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发地进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。 例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g) S57.16 Jmol1K1 NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4 (aq)H2O(l) S184.0 Jmol1K1,b有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。 例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) S169.6 kJmol1K1 C(s，石墨)H2O(g)=CO(g)H2(g) S133.8 Jmol1K1,c铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。 例如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s) S39.4 Jmol1K1 事实证明，熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一的因素。,3复合判据 由焓判据知放热过程常常是容易进行的；由熵判据知熵增的过程是自发的。很多情况下，用不同的判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据

7、兼顾。 复合判据公式为GHTS。 HTS0时反应不能自发进行。,4焓变与熵变对反应方向的共同影响 (1)焓变和熵变的复合判据判断反应的方向。 体系的自由能变化(符号为G，单位为kJmol1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，GHTS。 当H0时，G0，S0，反应不能自发进行 当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使G0，即反应达平衡状态。,(2)用复合判据判断反应方向的有关规律。 放热的熵增加反应一定能自发进行，放热的熵减小反应或熵无明显变化的反应，也可能自发进行，如氢气燃烧、甲烷燃烧等。 吸热的熵减小反应一定不能自发进行，而吸热的自发过程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。,无热效应的自发过程是熵增加的过程。如两种理想气体的混合。 当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位。 此外，如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。,温馨提示：焓变和熵变都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须考虑体系的焓变和熵变。 根据HTS0

8、判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率的问题。,(2015四川眉山中学月考)已知反应2CO(g)= 2C(s)O2(g)的H为正值，S为负值。设H和S不随温度而变，下列说法中正确的是( ) A低温下能自发进行 B高温下能自发进行 C低温下不能自发进行，高温下能自发进行 D任何温度下都不能自发进行,典例透析,【解析】 根据复合判据HTS0时反应非自发进行，又因为H0，S0，故HTS0，此反应为非自发进行的反应。故选D。 【答案】 D,2灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以用于制造器皿。已知在0 、100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的H2180.9J/mol，S6.61 J/(molK)。现把由白锡制成的器皿在0 、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用( ) A会 B不会 C不能确定 D升高温度才会,变式训练,解析：在等温、等压条件下，自发反应总是向着HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。在0 ，100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的HTS2180.9 J/mol273 K6.61 J/(molK)376.37

9、J/mol0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。 答案：A,1(2015经典习题选萃)知道了某反应有自发性之后，则( ) A可判断出反应的方向 B可确定反应是否一定会发生 C可预测反应速率的大小 D可判断反应的热效应 解析：已知某反应可自发进行，只能判断反应的方向，不能判断反应是否会发生、反应速率、反应的热效应。 答案：A,2下列对熵的理解不正确的是( ) A同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D25 、1.01105 Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)是熵增加的反应 解析：体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增加过程，故C错误。 答案：C,3(2015四川宜宾中学月考)下列自发反应可用焓判据来解释的是( ) A2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) H56.7 kJ/mol BNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H37.3 kJ/mol C3NO2(g)H2O(l)=2HNO3(aq)NO(g) H138 kJ/mol DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJ/mol,解析：从焓变的角度分析，放热反应有由高能量状态向低能量状态转化，使体系能量降低的趋势，因此较易进行，但并不是说所有放热反应都是自发的。 答案：C 点评：焓变是影响化学反应进行方向的一个重要因素(大多数放热反应是自发的)，但不是唯一的因素。,解析：A、B、C、D都是分解反应，都是吸热反应，B、C、D三个反应都

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