第四节化学反应的方向

1、第四节第四节 化学反应的方向化学反应的方向学习目标学习目标1.1.了解生活中的自发反应过程了解生活中的自发反应过程2.2.理解用焓变判断化学反应自发进行的局限性理解用焓变判断化学反应自发进行的局限性3.3.理解用熵增加判断化学反应自发进行的局限性理解用熵增加判断化学反应自发进行的局限性4.4.理解根据焓变和熵变的综合影响判断反应自发进行的方向理解根据焓变和熵变的综合影响判断反应自发进行的方向“二十一世纪金属二十一世纪金属” 钛和钛的合金大量用于航空工业，有钛和钛的合金大量用于航空工业，有“空空间金属间金属”之称；另外，在造船工业、化学工之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、

2、硬质合金等业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用方面有着日益广泛的应用 钛钛17711771年发现钛元素年发现钛元素TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(l) + O2(g)TiCl4 + 2Mg 2MgCl2 + Ti金红石矿物金红石矿物19101910年制得纯净的钛年制得纯净的钛 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 2H2+O2=2H2O 化学反应具有方向性化学反应具有方向性。水由高处往低处流自动进行，水由高处往低处流自动进行，而不能自动从低处流向高处，而不能自动从低处流向高处，需要借助需要借助水泵水泵把水抽到高处把水抽到高处 一、自发反应和非自发反应一

3、、自发反应和非自发反应 在一定温度、压强一定温度、压强下，不借助光、电能等外部力量不借助光、电能等外部力量就能自动进行就能自动进行，或具有发生的可能性具有发生的可能性的反应称为自的反应称为自发反应发反应，反之称为非自发反应反之称为非自发反应。化学反应向着怎样的方向进行就是自发的呢？化学反应向着怎样的方向进行就是自发的呢？ Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 2H2+O2=2H2O为什么正向自发而逆向不自发？为什么正向自发而逆向不自发？CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) H(298K) = -890KJ/molHCl(aq) + NaOH(aq) = H2O(l

4、) + NaCl(aq) H(298K) = -57.3KJ/mol4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) H(298K)=-444.3KJ/mol NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) H(298K)=-176.9KJ/mol 问题问题11化学反应是向着怎样的方向自发进行化学反应是向着怎样的方向自发进行的的呢？呢？ 二、化学反应进行方向的判据二、化学反应进行方向的判据1 1、焓判据、焓判据反应物的总能量反应物的总能量高高生成物的总能量生成物的总能量低低放热反应放热反应H0化学反应趋向于向着焓减小的方向自发进行化学反应趋向于向着焓

5、减小的方向自发进行（能量判据）（能量判据） 问题问题22在一定温度和压强下，化学反应一定在一定温度和压强下，化学反应一定不能向着吸热的方向自发进行吗？不能向着吸热的方向自发进行吗？1 1、3、N2O5分解分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol4、碳铵的分解碳铵的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol2、2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3+10H2OH0室温下冰块的融化、硝酸盐类的溶解等都是室温下冰块的融化、硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。自发的吸热过程。 结论结

6、论 焓减小只是影响反应方向的其焓减小只是影响反应方向的其中一个因素，并不是唯一因素中一个因素，并不是唯一因素 问题问题33为什么在一定温度和压强下，化学反应能为什么在一定温度和压强下，化学反应能够向着吸热的方向自发进行呢？还有什么因素在够向着吸热的方向自发进行呢？还有什么因素在影响反应的方向呢？影响反应的方向呢？ 分析下列现象，也许有助于我们找到影响化学反应分析下列现象，也许有助于我们找到影响化学反应方向的另一种因素。方向的另一种因素。食盐自动溶于水食盐自动溶于水墨水滴入水中自动扩散，二者却不能自动分离墨水滴入水中自动扩散，二者却不能自动分离二氧化二氧化硫硫与空气自动混合与空气自动混合，不能自

7、动分离，不能自动分离一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？下课铃一响教室里会怎样？下课铃一响教室里会怎样？ 自发过程趋向于自发过程趋向于 从有序到无序进行从有序到无序进行克劳修斯克劳修斯熵熵 用来衡量一个体系的混乱度用来衡量一个体系的混乱度通过实验和计算，科学家们能够求通过实验和计算，科学家们能够求得各种物质在一定条件下的熵值得各种物质在一定条件下的熵值S S符号符号 S 单位单位 J.mol-1.K-1熵值越大，体系的混乱度越大熵值越大，体系的混乱度越大如何量度一个体系的混乱度？如何量度一个体系的混乱度

8、？（1 1）物质不同，熵值不同）物质不同，熵值不同（2）状态不同，熵值不同状态不同，熵值不同 S S（g g）S S（l l）S S（s s）（3）熵变熵变S ：S =S生成物生成物S反应物反应物2 2、熵熵判据判据化学反应趋向于向熵增的方向自发进行化学反应趋向于向熵增的方向自发进行 问题问题4 4 利用熵判据判断利用熵判据判断下列吸热过程能够自发的原因下列吸热过程能够自发的原因是什么？是什么？ 室温下冰块的融化是自发的吸热过程室温下冰块的融化是自发的吸热过程2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3+10H2O H 00N2O5分解：分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+

9、O2(g) H = + 56.7 kJ/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 小结：小结：产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（反应，熵变通常都是正值（ S 0 0），为熵增的反），为熵增的反应。应。 问题问题5 5 自发反应一定不能向着熵减的方向进行吗？自发反应一定不能向着熵减的方向进行吗？试举出一个熵减却能自发进行的过程或反应试举出一个熵减却能自发进行的过程或反应2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)熵变

10、也不是影响化学反应方向的唯一因素熵变也不是影响化学反应方向的唯一因素NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) S 0 S 0在一定温度、压强下：在一定温度、压强下：G = H-TS 0 反应反应非自发非自发3 3、复合判据、复合判据 G = H-TS思考思考TiO2(s)+2Cl2(g) = TiCl4(l)+O2(g) H=161.9KJmol-1S=-38.4Jmol-1K-1请分析为什么该反应在任何温度下都不能请分析为什么该反应在任何温度下都不能自发进行自发进行？对此你有何感想？对此你有何感想？ 金属钛的制取金属钛的制取 当前钛的生产采用当前钛的生产采用金属热还原法金属热还原

11、法，已经实现工业化生产的钛冶金方法为已经实现工业化生产的钛冶金方法为镁镁热还原法和热还原法和钠钠热还原法。热还原法。 目前在工业中广泛应用的方法只有目前在工业中广泛应用的方法只有镁镁还原法还原法。 化学反应的方向化学反应的方向反应焓变反应焓变反应熵变反应熵变共同共同 影响影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减小结小结 放热有利于反应自发，熵增有利于反应自发放热有利于反应自发，熵增有利于反应自发作业布置作业布置1、完成同步练习册、完成同步练习册P37-402、完成分层检测、完成分层检测9【课堂达标测试】【课堂达标测试】1 1、下列过程是非自发的是、下列过程是非自发的是（ ）A. .水由高处向低处流

12、；水由高处向低处流； B. .天然气的燃烧；天然气的燃烧；C. .铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈； D. .室温下水结成冰。室温下水结成冰。2 2、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（ ）A. . 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应。发进行的反应都是放热反应。B. . 在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。度越大，熵值越大。C. . 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热

13、D. . 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关C CD D4 4、25250 0C C和和1.011.0110105 5PaPa时，反应时，反应: : 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56.76kJ/mol， 自发进行的原因是（自发进行的原因是（ ） A. 是吸热反应；是吸热反应； B. 是放热反应；是放热反应； C. 是熵减少的反应；是熵减少的反应； D. 熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D D3 3、碳酸铵、碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对在室温下就能自发地分解产生氨气

14、，对其说法中正确的是（其说法中正确的是（ ） A .其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大； B .其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量； C .其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解；其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解； 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。AD D6 6、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D.