2013年高中化学-第二章-第四节化学反应进行的方向精品课件-新人教版选修4

1、第四节化学反应进行的方向,课程标准导航 1.了解自发过程和化学反应的自发性。 2通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。 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。,自主学习,一、自发过程和自发反应 有关化学反应进行的_、_和_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力图使自身能量趋于,方向,快慢,限度,“_”和由“有序”变为“_”的自然现象,提出了互相关联的_判据和_判据，为最终解决上述问题提供了必要依据。 1自发过程 (1)含义 在一定条件下，不用借助于_就可以自动进行的过程。,最低,无序,焓,熵,外力,(2)特点 体系趋向于从_状

2、态转变为_状态(体系对外部做功或者释放热量)。 在密闭条件下，体系有从_序自发转变为_序的倾向。 2自发反应 在给定的条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。,高能,低能,有,无,想一想 “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。,二、化学反应进行方向的判据 1焓判据,2熵判据 (1)熵体系倾向(密闭容器)：,含义：科学家用_ (符号为S)来量度这种混乱(或无序)的程度

3、。 特点：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)_ S(l)_ S(s)。 (2)熵增原理 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体 系的熵_，即熵变(符号S)_ 零。,熵,增大,大于,(3)熵判据 体系有自发地向混乱度_ (即熵增)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 综合考虑_和_的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。,增加,熵变,焓判据,熵判据,自主体验 1(2012铜川高二检测)水的三态的熵值的大小关系正确的是(Sm表示1mol物质的熵值) () ASm(s)Sm(l)Sm(g) BSm(l)Sm(s)Sm(g) CSm

4、(g)Sm(l)Sm(s),DSm(s)Sm(l)Sm(g) 解析：选C。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。,2判断正误(正确打“”号，错误打“”号)。 (1)自发反应一定很容易发生。() (2)O2转化变为O3时，熵减小。() (3)同种物质气态时熵值最大。() (4)合成氨反应N23H2 2NH3；H0，高温有利于其自发进行。() (5)能自发进行的反应不一定真的能发生。() 答案：(1)(2)(3)(4)(5),3下列关于判断过程、方向的说法正确的是() A所有自发进行的化学反应都是放热反应 B高温、高压下低能量的石墨转化为高能量的金刚石是自发的化学反应 C由焓判

5、据和熵判据组合而成的复合判据更适合于所有过程,D同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 解析：选C。自发进行只能用来判断过程的方向，不能判断反应的热效应；高温高压下的反应是非自发的；同一物质固、液、气三种状态中，气态的熵值最大。,4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 B2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/mol C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/mol,D2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJ/mol 解析：选D。焓判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显

6、然不能用焓判据来解释，只有D项可以用焓判据解释。,提示：H2的燃烧属自发反应，该过程放出热 量，体系能量降低，但熵减小，说明判断一定反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判 据。,要点归纳 1与焓变的关系,2.与熵变的关系,特别提醒 从能量角度(即焓变)看，化学反应有趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反应有趋向于最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，H与S倾向有时会出现矛 盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判,据来分析，否则，可能会得出错误的结论，要注意应用焓判据和熵判据综合进行分析，即凡是能够使体系能量降低、熵增大的方向就是化学反应容易进行的方

7、向。,即时应用 1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：选B。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 是要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。,探究导引2应

8、如何判断化学反应进行的方向？ 提示：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，根据复合判据GHTS判断。,要点归纳 1用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G，单位 kJ/mol)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。,H444.3 kJmol1 S280.1 Jmol1K1，则： GHTS444.3 kJmol1298 K(280.1103kJmol1K1) 360.83 kJmol10 此时焓变对反应的方向起决定性作用。,再如：NH4HCO3(s)CH3COOH(aq) =CO2(g)CH3COONH4(

9、aq)H2O(l) H37.301 kJ/mol S184.05 Jmol1K1，则 GHTS37.301 kJ/mol298 K(184.05103 kJmol1K1)17.55 kJmol10,此时熵变对反应的方向起决定性作用。 当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。如: CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H(298 K)178.2 kJmol1 S(298 K)169.6 Jmol1K1，则 GHTS178.2 kJmol1298,K(169.6103 kJmol1K1)127.7 kJmol10。 故室温下该反应不能自发进行。,即时应用 2汽

10、车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)，在298 K、100kPa下，H113 kJmol1，S145 Jmol1K1。下列说法中错误的是(),A该反应中反应物总能量高于生成物的总能量 B该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件 C该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率 D汽车尾气中的这两种气体会与人体血红蛋白结合而使人中毒,解析：选B。因为2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2

11、(g)，298 K时，H113kJ/mol，S145 Jmol1K1，说明该反应为放热反应，且是熵减的反应。生成物的总能量低于反应物的总能量，常温时GHTS113kJmol1298 K(145103 kJmol1K1)69.79 kJmol10，即该反应在常温下能自发进行。,2012岳阳高二检测)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熵增加且放热的反应一定是自发反应 D非自发反应在任何条件下都不能实现,【解析】多数放热反应能自发进行，很多吸热反应也能自发进行，A错误；许多熵增加反应能自发进行，但有些熵减小

12、反应也能 自发进行，B错误；熵增加，S0，放热反 应H0,此时G0,反应一定自发进行，C正确;有些反应在常温下非自发进行，但 高温时能自发进行，D错误。 【答案】C,【误区警示】本题易错选A或B，认为在常温常压下，多数放热的化学反应可用H作为判据，判断其是否自发进行；多数熵增反应可用熵判据，判断其是否自发进行。但 是，只使用焓判据或熵判据来确定变化过程的方向是片面的，对具体反应需应用焓判据和熵判据综合进行分析，即凡是使体系能量降低、熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向。,已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不可能自发进行的是() A2O3(g)=3O2(g

13、)H0 CN2(g)3H2(g)=2NH3(g)H0,DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H0 【解析】A项中S0，H0，一定不能自发进行；C项中，S0,H0,可能自发进行。 【答案】B,化学反应进行方向的实验探究和判断 由焓判据知放热反应是易进行的，由熵判据知熵值增加是能自发进行的。但仅凭焓判据或熵判据判断可能出现错误的结果，如某些吸热或熵减的过程也能自发进行。,经典案例往平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体Ba(OH)28H2O和固态氯化铵晶体,塞紧瓶 塞。在瓶底和木板间滴少量水，如图所示。一会儿，就会发现瓶内固态物质变稀并有液体产生，瓶壁变冷，小木板上因少量水冻结而被烧瓶黏住，这时打开瓶塞，出来的气体有氨味。这是自发地发生了反应。,(1)下列结论正确的是() A自发反应一定是放热反应 B自发反应一定是吸热反应,C有的吸热反应也能自发进行 D吸热反应不能自发进行 (2)发生反应的化学方程式为_ _。 (3)从化学反应进行的方向角度解释上述现象。,【解析】(1)由现象可知该反应吸热且自发,故选C。 (2)发生反应的化学方程式为Ba(