【精】人教版化学选修4第二章第四节课件.ppt

第四节化学反应进行的方向1了解放热反应的自发性和某些吸热反应的自发性2通过“有序”和“无序”的对比，理解熵的概念3初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向一、自发过程与自发反应1自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助于_，就可以_的过程2)特点体系趋向于从_状态转变为_状态(体系对外部_或者_热量)在密闭条件下，体系有从_自发转变为_的倾向2自发反应在给定的一组条件下，可以_地进行到显著程度的反应二、化学反应进行方向的判据1焓判据放热反应过程中体系能量_，具有自发进行的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向2熵判据(1)熵用来度量体系_程度的物理量熵值越大，_程度越大符号为_单位：Jmol1K12)熵值大小的比较同 一 种 物 质 不 同 状 态 时 熵 值 大 小 为S(g)_S(l)_S(s)3)熵增原理在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵_，即熵变(符号S)_零4)熵判据体系有自发地向混乱度_(即_)的方向转变的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向3复合判据过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程_和过程_，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。

综合考虑_和_的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方向来判断反应进行的方向是不全面的答案：一、1.(1)外力自动进行(2)高能低能做功释放有序无序2.自发二、1.降低焓变2.(1)混乱混乱S(2)(3)增大大于(4)增加熵增熵变3.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，非自发反应具备了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和二氧化碳为非自发反应，在高温下可以发生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1.自发过程：在一定条件下不用借助于外力就可以自动进行的过程2自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应3非自发反应：不能自发的进行，必须借助某种外力才能进行的反应说明：1.自发过程和自发反应可被用来完成有用功，如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，锌与CuSO4溶液的反应可被设计成原电池，可将氢气燃烧反应设计成燃料电池等。

2非自发过程要想发生，就必须有外力对它做功，如利用水泵可将水从低处引向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气等案例精析【例1】下列过程是非自发的是()A水由高处向低处流B室温下水结成冰C气体从高密度处向低密度处扩散D煤气的燃烧解析自然界中水由高处向低处流、煤气的燃烧、气体从高密度处向低密度处扩散、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向都是非自发的答案B点评了解、总结日常生活中和自然界中的一些自发过程知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(金刚石、s)O2(g)CO2(g)；H395.41 kJmol1C(石墨、s) O2(g)CO2(g) ；H 393.5 kJmol1，关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是()A石墨转化成金刚石是自发进行的过程B石墨比金刚石能量低C金刚石转化成石墨是自发进行的过程D金刚石比石墨能量低解析由热化学方程式可知，石墨比金刚石能量低，1 mol 石墨转化为1 mol金刚石吸收1.9 kJ 的热量，金刚石转化为石墨是放热反应，根据化学反应的能量判据可知此反应是自发进行的反应所以B、C正确答案BC点评能自发发生的反应和反应热有密切联系，放热反应常常是容易进行的过程。

1)焓判据：定义放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向自发反应与焓变的关系多数放热反应能自发进行(H0)NaOH(aq)HCl(aq)NaCl(aq)H2O(l) 2Na(s)2H2O(l)2NaOH(aq)H2(g)CaO(s)H2O(l)Ca(OH)2(aq)很多吸热反应也能自发进行(H0)2N2O5(g)4NO2(g) O2(g)NH4HCO3(s)CH3COOH(aq) CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)有一些吸热反应常温下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行(H0)CaCO3(s) CaO(s) CO2(g)结论多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素(2)熵判据：混乱度表示体系的不规则或无序状态，混乱度增加意味着体系变得更加无序熵热力学上用来表示混乱度的状态函数体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小熵判据体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向熵值大小的判断反应熵变S生成总熵反应总熵；S气态S液态S固态；与物质的量成正比自发反应与熵变的关系许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。

产生气体的反应；气体的物质的量增大；熵变为正值；为熵增反应2H2O2(aq)2H2O(l)O2(g)NH4HCO3(s)CH3COOH(aq) CO2(g)CH3COONH4(aq) H2O(l)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行 CaCO3(s)CaO(s) CO2(g) C(s，石墨)H2O(g)CO(g)H2(g)少数熵减的反应，在一定条件下也可以自发进行2Al(s)Fe2O3(s)Al2O3(s)2Fe(s)结论反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素(3)焓变与熵变对反应方向的共同影响：化学反应方向的判据在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与焓变有关又与熵变有关在恒温、恒压条件下是否是自发反应由GHTS的数值来决定HTS0反应能自发进行HTS0反应达到平衡状态HTS0反应不能自发进行结论由焓判据知：放热过程(H0)常常是容易自发进行的 由熵判据知：许多熵增加(S0)的过程是自发的焓变与熵变共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行焓和熵都是化学热力学函数，其变化取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关H和S过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率在讨论过程的方向问题时，指的是没有外界干扰时体系的性质。

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利用焓判据与熵判据判断某反应能否自发进行，但该反应能否实现还要看外界条件是否合适案例精析【例2】下列说法正确的是()A在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行BNH4HCO3(s)NH3(g)H2O(g)CO2(g) H185.57 kJ/ mol，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向解析正确解答本题，首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断，同时要注意催化剂在化学反应中的作用A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是应将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向答案B点评焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响例3】灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。

现把白锡制成的器皿放在0 、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用()(已知在0 、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为H2180.9 Jmol1，S6.61 Jmol1K1，当HTS0时能自发反应)A会变B不会变C不能确定 D升高温度才会变解析在等温、等压条件下，自发反应总是向着HTS0的方向进行，直至达到平衡状态因此，在0 、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡灰锡的HTS值的问题HTS2180.9 Jmol1273 K(6.61 Jmol1K1)376.37 Jmol10，因此在该条件下白锡会变灰锡答案A点评一个化学反应能否自发进行，既与反应的焓变有关，又与反应的熵变有关下列过程的方向不用熵判据判断的是()A氯化铵与结晶氢氧化钡混合研磨，很快会闻到刺激性气味B冬天一杯热水很快变冷C有序排列的火柴散落时成为无序排列D多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大解析A项2NH4ClBa(OH)28H2O2NH3BaCl210H2O是可以自发进行的吸热反应，产生NH3和液态水混乱度增大，属于熵判据B项有趋向于最低能量状态的倾向，属于能量判据。

C项有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据D项扑克牌的无序排列也属于熵判据答案B点评体系存在着力图使自身能量最低，即从高能状态转变到低能状态的倾向，但只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的下列说法中正确的是()A凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的B自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变C自发反应在恰当条件下才能实现D自发反应在任何条件下都能实现解析放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应，自发反应的熵不一定增大，可能减少，也可能不变过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件答案C点评能量判据和熵判据要综合考虑利用，不能简单的单一使用解化学平衡题的几种思维法：1平衡模式思维法(或三段思维法)化学平衡计算中，依据化学方程式列出“起始”、“变化”“平衡”时各物质的量(或体积、或浓度)，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种说法如反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，令A、B的起始量分别为a mol、b mol，达到平衡后A的转化率为x则有【例1】在一定体积的密闭容器中放入3 L气体R和5 L气体Q，在一定条件下发生反应：2R(g)5Q(g) 4X(g)nY(g)。

反应完全后，容器温度不变，混合气体的压强是原来的87.5%，则化学方程式中的n值是()A2B3C4D5解析解法一(通式法)：2R(g)5Q(g)4X(g)nY(g)起始3500变化2a 5a4ana平衡(32a)(55a) 4ana依题意，有：(83aan)/(35)87.5%讨论：当R完全反应时：(32a)0，a1.5，则n2.3不合题意；当Q完全反应时：(55a)0，a1，则n2答案为A解法二(常规法)：2R(g)5Q(g)4X(g)nY(g)起始3500变化254n平衡104n依题意，有(14n)/(35)87.5%，则n2答案为A解法三(推理估算法)：因反应在温度、体积不变情况下进行，所以反应后压强减小(是原来的87.5%)就是气体分子数减少(即体积缩小的反应)，则254n，故n3答案为A答案A点评有些计算型选择题，若用常规方法求解(思维过程简单)需要比较复杂的计算才能得出正确结论，但如果依据其化学背景与有关概念、原理入手，充分利用边界条件(或选项特点)通过估计、推断、排除，近似处理(“似算非算”、“半推半算”或“只推不算”)便可迅速准确地得出结论，这种方法是选择题的一种实用技巧，可节省不少时间。

2差量法(或差值法)利用化学反应(或物理变化)中某化学量从始态到终态的差量(或差值)，作为已知量或未知量的对应关系量列比例式进行计算的一种常用方法 【例2】1 mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X(g)aY(g)bZ(g)，反应达到平衡后，测得X的转化率为50%而且，在同温同。