人教版高中化学选修4——化学反应进行的方向

1、第二章第二章 第四节第四节 学习目标学习目标1 1、理解能量判据、理解能量判据( (焓判据焓判据) )、熵的、熵的概念概念2 2、利用能量判据判断反应进行的、利用能量判据判断反应进行的方向方向3 3、利用熵判据判断反应进行的方、利用熵判据判断反应进行的方向向【自主学习】【自主学习】阅读教材阅读教材P34的有关内的有关内容，思考下列问题：（参考容，思考下列问题：（参考P36的的自主梳理）自主梳理）1、什么是自发过程、什么是自发过程? 自发过程的共自发过程的共同特点是什么？同特点是什么？2、什么样的反应是自发反应？自发、什么样的反应是自发反应？自发反应一般是吸热反应还是放热反应？反应一般是吸热反应

2、还是放热反应？自发过程：自发过程：在一定条件下，不需要持续外力作在一定条件下，不需要持续外力作用就能自动进行的过程。用就能自动进行的过程。非自发过程：非自发过程：在一定条件下，在一定条件下，需持续借助人为作需持续借助人为作用才能进行的过程。用才能进行的过程。一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应1 1、自发过程和非自发过程、自发过程和非自发过程举例说明：举例说明：2、自发反应、自发反应自发过程的特点：自发过程的特点：体系趋向体系趋向从高能状态向低能状态从高能状态向低能状态转变转变，即由即由不稳定向稳定状态不稳定向稳定状态转变的趋势转变的趋势。 在给定的条件下（一定温度和压在给定的条件下（

3、一定温度和压强），无需外界帮助，一经引发即能自强），无需外界帮助，一经引发即能自动进行的过程或反应，称为自发反应。动进行的过程或反应，称为自发反应。举例说明：举例说明：化学反应中的自发反应化学反应中的自发反应(1)钠与水反应：钠与水反应：2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) H=368 kJ/mol(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6kJ/mol共同点共同点放热反应放热反应H0二、化学反应进行方向的判据二、

4、化学反应进行方向的判据能量判据：自发过程的体系取向于从能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态高能状态转变为低能状态( (这时体系这时体系会对外部做功或释放热量会对外部做功或释放热量) )，这一经，这一经验规律就是能量判据。验规律就是能量判据。 能量判据又称能量判据又称焓判据焓判据，即即H H0 0的反应有自发进行的倾向。的反应有自发进行的倾向。1 1、能量判据（或焓判据）、能量判据（或焓判据）练习练习1已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：学方程式为： C(金刚石、金刚石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/m

5、ol C(石墨、石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是是A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程石墨转化成金刚石是自发进行的过程C.石墨比金刚石能量低石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低A C焓判据只是判断化学反应进行方向焓判据只是判断化学反应进行方向的判据之一。的判据之一。【想一想】【想一想】是否所有的吸热反应都是否所有的吸热反应都不能自发进行？不能自发进行？不是，不是，如：常温下冰的熔化、食如：常温下

6、冰的熔化、食盐的溶解等。盐的溶解等。2、熵判据、熵判据【自主学习】【自主学习】阅读教材阅读教材P35的有关内容，的有关内容，思考下列问题：（参考思考下列问题：（参考P36自主梳理）自主梳理）（1）什么是熵？）什么是熵？（2）熵变与自发反应的关系是什）熵变与自发反应的关系是什么？么？1、有序排列的火柴散落时成、有序排列的火柴散落时成无序排列无序排列2、有规律的一副扑克牌经多、有规律的一副扑克牌经多次洗牌后，变得无规律。次洗牌后，变得无规律。体体系系（1）熵熵的定义的定义：热力学上用来表示混乱度的状态函热力学上用来表示混乱度的状态函数，数，符号符号为为S，单位：，单位：J.(mol.k)-1熵值就

7、越大熵值就越大，体系的无序性越高，体系的无序性越高，即混乱度越高即混乱度越高。2、熵判据、熵判据气态气态液态液态固态固态（2）同一物质不同状态时，熵值）同一物质不同状态时，熵值大小比较：大小比较：举例：举例：固体的固体的溶解溶解过程、墨水过程、墨水扩散扩散过程和气体过程和气体扩扩散散过程。过程。 （4）熵判据）熵判据 体系有自发地向混乱度体系有自发地向混乱度_（即（即_）的方向转变的倾向）的方向转变的倾向,故可以用故可以用熵变熵变来判断反应进行的方来判断反应进行的方向。向。（3）熵增原理）熵增原理增加增加熵增加熵增加在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的

8、熵体系的熵_,即熵变（符号即熵变（符号 ）_0增大增大N2O5分解：分解： 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol碳酸铵的分解：碳酸铵的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol用熵增原理解释下列吸热反应能用熵增原理解释下列吸热反应能自发进行的原因：自发进行的原因：自发反应中生成自发反应中生成气体物质的量增多的方向气体物质的量增多的方向即熵增的方向。即熵增的方向。 【练习】【练习】白皮白皮P11第第6、8题题 有些熵减的反应也能发生，有些熵减的反应也能发生，-10的液态水会自动结冰。的液态水会自动结冰。故熵

9、判据只是判断反应能否自发进故熵判据只是判断反应能否自发进行的判据之一。行的判据之一。3、复合判据（教材、复合判据（教材P36“科学视科学视野野”） G= H-T S（为热力学温度，为热力学温度，均为正值，均为正值，=273+t, t为摄氏温度。为摄氏温度。）（吉布斯自由能的变化）（吉布斯自由能的变化）信息信息：体系自由能变化（体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：和熵变对反应体系的影响： G= H-T S（为为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用 G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显判断化学反应在该状况

10、时自发进行的方向显得更为科学（当得更为科学（当 G 0焓焓(H)判据判据熵熵(S)判据判据放热反应放热反应焓变焓变熵变熵变化学反应能否自发进行化学反应能否自发进行自发进行自发进行不自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断不能定性判断不能定性判断 H0 H0 H0 S0 S0 S0 S0熵增原理熵增原理0下列反应中，在高温下不能自发进行的是下列反应中，在高温下不能自发进行的是D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增

11、熵增碳铵碳铵(NH4)2CO3 在室温下就能自发地在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是分解产生氨气，对其说法中正确的是A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解据不能自发分解D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。A1、科学家根据体系存在着力图、科学家根据体系存在着力图使使_和和_的自然现象，的自然现象，提出了相互关联的提出了相互关联的_和和_，为最终解

12、决上述问，为最终解决上述问题提供了必要的理论根据。试题提供了必要的理论根据。试分别举一例分别举一例_，_。自身能量趋于自身能量趋于“最低最低”“有序有序”变为变为“无序无序”能量判据能量判据熵判据熵判据铁在潮湿空气中生锈铁在潮湿空气中生锈硝酸铵溶于水硝酸铵溶于水2、以下自发反应可用能量判据来解释、以下自发反应可用能量判据来解释的是的是( )A、硝酸铵自发地溶于水、硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(

13、l); H=-571.6 kJ/molD3：下列说法正确的是：下列说法正确的是( )A、凡是放热反应都是自发的，、凡是放热反应都是自发的， 由于吸热反应都是非自发性的。由于吸热反应都是非自发性的。B、自发反应一定是熵增大，非自、自发反应一定是熵增大，非自 发反应一定是熵减小或不变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、自发反应在恰当条件下才能 实现。实现。D、自发反应在任何条件下都能、自发反应在任何条件下都能 实现。实现。 C 4 4、自发进行的反应一定、自发进行的反应一定是是（ ）A A、吸热反应；、吸热反应； B B、放热反应；、放热反应；C C、熵增加反应；、熵增加反应； D D、熵增加或者放热反应。、熵增加或者放热反应。D DCompany Logo 5、某化学反应其、某化学反应其H= 122 kJmol-1，S= 231 Jmol-1K-1，则此反应在下列哪种情况下可自则此反应在下列哪种情况下可自发进行发进行 ( ) A在任何温度下都能自发进行在任何温度下都能自发进行 B在任何温度下都不能自发进在任何温度下都不能自发进行行 C仅在高温下自发进行仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行仅在低温下自发进行A A2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)