高中化学选修四第二章第四节化学反应进行的方向课件新人教版

1、第四节化学反应进行的方向第四节化学反应进行的方向思考感悟思考感悟1.了解放热反应的自发性和某些吸热反应的了解放热反应的自发性和某些吸热反应的自发性。自发性。2通过通过“有序有序”和和“无序无序”的对比，理解的对比，理解熵的概念。熵的概念。3初步了解焓变和熵变对化学反应方向的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。影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。基础自主学案基础自主学案一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应有关化学反应进行的方向、快慢和限度是化学反应有关化学反应进行的方向、快慢和限度是化学反应原理的三个重要组成部分。科学家根据体系存在着原理的三个重

2、要组成部分。科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于力图使自身能量趋于“最低最低”和由和由“有序有序”变为变为“无序无序”的自然现象，提出了互相关联的焓判据和的自然现象，提出了互相关联的焓判据和熵判据，为最终解决反应方向问题提供了必要的依熵判据，为最终解决反应方向问题提供了必要的依据。据。1自发过程自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助于外力就可以含义：在一定条件下，不用借助于外力就可以_的过程。的过程。(2)特点：特点：体系趋向于从体系趋向于从_状态转变为状态转变为_状态状态(体系对外部做功或者体系对外部做功或者_能量能量)。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序在密闭条件下，体系有从有

3、序自发转变为无序的倾向，即的倾向，即_原理。原理。2自发反应自发反应在给定的一组条件下，可以在给定的一组条件下，可以_地进行到显著地进行到显著程度的化学反应。程度的化学反应。自动进行自动进行高能高能低能低能释放释放熵增熵增自发自发思考感悟思考感悟1自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？不能发生反应吗？【提示】【提示】自发反应、非自发反应是指该反应过程自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如生则不能确定。如C的燃烧是一个自发反应，但要的燃烧是

4、一个自发反应，但要想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生。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焓判据焓判据放热反应过程中体系能量放热反应过程中体系能量_，具有自发进行的，具有自发进行的倾向，因此可用倾向，因此可用_来判断反应进行的方向。来判断反应进行的方向。2熵判据熵判据(1)熵：在密闭条件下，体系有从熵：在密闭条件下，体系有从_自发地转自发地转变为变为_的倾向。因为与有序体系相比，的倾向。因为与有序体系相比，_体系体系“更加稳定更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科，可以采取更多的存在方式。科学家用学家用_(符号为符号为S)来量度这种混

5、乱来量度这种混乱(或无序或无序)的程的程度。度。降低降低焓变焓变有序有序无序无序无序无序熵熵(2)熵增原理熵增原理在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵熵_，即熵变，即熵变(符号符号S)_零。零。(3)熵值大小的比较熵值大小的比较同一种物质不同状态时熵值大小为同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)_S(l)_S(s)(填填“”、“增加增加熵变熵变3复合判据复合判据过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能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，确定过程是否一定会发生和过程发生的速率，若允许外界对体系施加某种作

6、用，就可能出现若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑焓判据和熵判据的复合相反的结果。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。面来判断反应进行的方向是不全面的。思考感悟思考感悟2熵增加的反应一定能自发进行吗？熵增加的反应一定能自发进行吗？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解析：解析：选选D。自然界中水由高处向低处流、天然气。自然界中水

7、由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿空气中的生锈、室温下冰的融化，的燃烧、铁在潮湿空气中的生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆过程都是非自发的。都是自发过程，其逆过程都是非自发的。2以下自发过程可用焓判据来解释的是以下自发过程可用焓判据来解释的是()A硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水B2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/molC(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/molD2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJ/mol解析：解析：选选D。焓判据能够说明放热反应为自发反。焓判据能够说明放热反应为自发反应，而应，

8、而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显三个自发过程均为吸热过程，显然不能用焓判据来解释，只有然不能用焓判据来解释，只有D项可以用焓判据项可以用焓判据解释。解释。3(2011年河南驻马店高二检测年河南驻马店高二检测)水的三态的熵水的三态的熵值的大小关系正确的是值的大小关系正确的是(Sm表示表示1 mol物质的熵物质的熵值值)()ASm(s)Sm(l)Sm(g)BSm(l)Sm(s)Sm(g)CSm(g)Sm(l)Sm(s)DSm(s)Sm(l)Sm(g)解析：解析：选选C。同一种物质处于气态时熵值最大，。同一种物质处于气态时熵值最大，液态次之，固态时熵值最小。液态次之，固态时熵值最小。课堂互动

9、讲练课堂互动讲练判断化学反应进行方向的判据判断化学反应进行方向的判据1焓判据焓判据(化学反应能否自发进行与吸热、放化学反应能否自发进行与吸热、放热的关系热的关系)(1)多数能自发进行的化学反应都是放热反应。多数能自发进行的化学反应都是放热反应。例如：在常温常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢例如：在常温常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热。氧化铁的反应是自发的，反应放热。4Fe(OH)2(s)O2(g)2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)H(298 K)444.3 kJmol1(2)有不少吸热反应也能自发进行，如：有不少吸热反应也能自发进行，如：NH4HCO3(s)CH3COO

10、H(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H(298 K)37.30 kJ/mol(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。如在室温下和较高温在较高温度下则能自发进行。如在室温下和较高温度下均为吸热过程的度下均为吸热过程的CaCO3分解反应。分解反应。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H176.5 kJ/mol所以焓变不是决定反应能否自发进行的惟一因素。所以焓变不是决定反应能否自发进行的惟一因素。特别提醒：特别提醒：自发进行的反应不一定都是由高能自发进行的反应不一定都是由高能状态到低能状态的过

11、程，如状态到低能状态的过程，如NH4NO3溶于水是吸溶于水是吸热过程，由低能状态到高能状态。因此焓判据热过程，由低能状态到高能状态。因此焓判据只是判断反应方向的一个依据。只是判断反应方向的一个依据。2熵判据熵判据(熵变与反应方向的关系熵变与反应方向的关系)化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变因此存在着熵变。反应的熵变S为生成物总熵与为生成物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。条件下具有确定的熵变。(1)许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行

12、。许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行。例如：例如：2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)S467.4 Jmol1K1NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)S184.05 Jmol1K1(2)有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进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。行，但在较高温度下可以自发进行。例如：例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)S169.6 Jmol1K1C(石墨，石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g)S133.8 Jmol1K1(3)铝热反应是熵减小的反应，它在一定条

13、件下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。也可以自发进行。2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 Jmol1K1事实证明熵变是与反应能否自发进行有关的另事实证明熵变是与反应能否自发进行有关的另一个因素。一个因素。 (2011年湖北武汉调研年湖北武汉调研)下列说法正确的是下列说法正确的是()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，能自发进行，原因是体系有自发地向混

14、乱度增加的方向转变的倾向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，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可以改变化学反应进行的方向【解析】【解析】正确解答本题，首先要明确焓判据和正确解答本题，首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能变化变化(复合判据复合判据)进行综合分析判断，同时要注意进行综合分析判断，同时要

15、注意催化剂在化学反应中的作用。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项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能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。降低反应的活化能，不能改变反应的方向。【答案】【答案】B【规律方法】【规律方法】焓变和熵变都是与反应能否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为反应自发性的判据

16、，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。方向的综合影响。变式训练变式训练1能用能量判据判断下列过程的方能用能量判据判断下列过程的方向的是向的是()A水总是自发地由高处往低处流水总是自发地由高处往低处流B放热反应容易自发进行，吸热反应不能自放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行发进行C有序排列的火柴散落时成为无序排列有序排列的火柴散落时成为无序排列D多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大排列的几率大解析：解析：选选A。A项，水总是自发由高处往低处流，项，水总是自发由高处往低处

17、流，有趋向于最低能量状态的倾向。有趋向于最低能量状态的倾向。B项，吸热反应也项，吸热反应也可以自发进行。可以自发进行。C项，有序排列的火柴散落时成为项，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，应用熵无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，应用熵判据。判据。D项，扑克牌的无序排列也应用熵判据。项，扑克牌的无序排列也应用熵判据。焓变和熵变对反应方向的共同影响焓变和熵变对反应方向的共同影响由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵值增加是自发的。很多情况下用不同的判据判定值增加是自发的。很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相反的判

18、断结果。因此，同一个反应，可能会出现相反的判断结果。因此，必须综合焓判据和熵判据来判定某一反应的过程。必须综合焓判据和熵判据来判定某一反应的过程。1复合判据复合判据(自由能判据自由能判据)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向GHTS0的方向进行，直到达平衡状态。的方向进行，直到达平衡状态。2复合判据与反应能否自发进行的关系复合判据与反应能否自发进行的关系GHTS0反应不能自发进行反应不能自发进行3应用应用 灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器锡结构坚固，可以制造器皿。现把白

19、锡制成的器皿放在皿放在0 、100 kPa的室内存放，它会不会变成的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用灰锡而不能再继续使用(已知在已知在0 、100 kPa条件条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为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) ()A会变会变 B不会变不会变C不能确定不能确定 D升高温度才会变升高温度才会变【解析】【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向在等温、等压条件下，自发反应总是向着着HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。因的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在此，在0 、100 kPa条件下，白锡会不会变为

20、灰锡条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡的问题就转化为求算反应：白锡灰锡的灰锡的HTS值的问题。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为灰锡。因此在该条件下白锡会变为灰锡。【答案】【答案】A【规律方法】【规律方法】判断一个化学反应在一定温度下判断一个化学反应在一定温度下能否自发进行，应综合考虑焓变和熵变，根据复能否自发进行，应综合考虑焓变和熵变，根据复合判据合判据GHTS判断。判断。互动探究互动探究试从化学反应进行的方向分析这个变化的原因。试从化学反应进行的方向分析这个变化的原因。【提示提示】由题目信息：灰锡结构松散，白锡结由题目信息：灰锡结构松散，白锡结构坚固，可知：灰锡晶体中的原子会重新排列，构坚固，可知：灰锡晶体中的原子会重新排列，体积增大，也就是锡原子的活动范围增大，熵增体积增大，也就是锡原子的活动范围增大，熵增大，也就是说白锡变成灰锡的过程是熵大，也就是说白锡变成灰锡的过程是熵增的过程，增的过程，根据熵判据可知，此过程是自发的。根据熵判据可知，此过程是自发的。变式训练变式训练2电子工业中清洗硅片上的电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应是的反应是SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(g)H(298.15 K)94.0 kJ/mo