化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向課件 魯科版選修4

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1、第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解熵和熵變的概念。2.理解焓變與反應(yīng)方向、熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系。3.能綜合運(yùn)用焓變與熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)一、反應(yīng)焓變、熵變與反應(yīng)方向 1.反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向(1)分析下列反應(yīng)進(jìn)行的方向與H之間的關(guān)系NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸堿中和反應(yīng)是 熱反應(yīng)，H 0，常溫下 自發(fā)進(jìn)行。2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，該反應(yīng)是 熱反應(yīng)，H 0，常溫下 自發(fā)進(jìn)行。NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3C

2、OONH4(aq)H2O(l)H0，該反應(yīng)在常溫下 自發(fā)進(jìn)行。放 能放0，該反應(yīng)在常溫下 自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下 自發(fā)進(jìn)行。(2)反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)多數(shù)是 反應(yīng)，H 0。有些 反應(yīng)在室溫下能自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是 因素。不能能放熱(3)反應(yīng)熵變概念：和 之差稱為反應(yīng)熵變，符號為S。正負(fù)判斷依據(jù)a.氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是 ，是熵 的反應(yīng)。b.氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是 ，是熵 的反應(yīng)。(4)反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向熵 有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。某些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，

3、但不是 因素。反應(yīng)產(chǎn)物總熵反應(yīng)物總熵正值增加負(fù)值減小增加唯一歸納總結(jié)歸納總結(jié)化學(xué)反應(yīng)方向與焓變、熵變的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)方向與焓變、熵變的關(guān)系(1)從焓變(能量)角度：H 0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。(2)從熵變角度：S 0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。(3)在實(shí)際的化學(xué)反應(yīng)中，若H與S符號相同時(shí)，對化學(xué)反應(yīng)的方向的影響作用出現(xiàn)矛盾，因此，在分析一個(gè)具體化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向時(shí)，不能孤立地使用焓判據(jù)或熵判據(jù)來分析，否則，可能會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。解析解析焓判據(jù)是指H0，按焓判據(jù)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而題給條件是能自發(fā)進(jìn)行，所以不能用“焓判據(jù)”解釋該反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)。例例1已知下列過程都能自發(fā)進(jìn)行，其中不能用“焓判據(jù)”解釋

4、的是A.2Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s)H0B.C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H0D.2Mg(s)O2(g)=2MgO(s)H0答案解析規(guī)律總結(jié)一般常溫下自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，焓變對反應(yīng)方向起決定性作用。例例2碳銨(NH4HCO3)在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，下列有關(guān)說法中正確的是A.碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大B.碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C.碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(jù)，不能自發(fā)分解D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解解析解析放熱反應(yīng)常常是容易進(jìn)行的過程，吸熱反應(yīng)有些也是自發(fā)反應(yīng)；自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，可能減小，也可能不變。過程的

5、自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，是否能實(shí)現(xiàn)還要看具體的條件。答案解析規(guī)律總結(jié)一般常溫下自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)，熵變對反應(yīng)方向起決定性作用。二、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響 1.用焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)的方向(1)由焓判據(jù)知 熱反應(yīng)是易進(jìn)行的；由熵判據(jù)知熵值 是自發(fā)的。很多情況下用不同的判據(jù)判定同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果。(2)在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向HTS 0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。HTS 0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行HTS 0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)HTS 0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行放增加(3)溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系圖為任意 高任意 低2.已知反應(yīng)：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2

6、CO2(g)在298 K、101 kPa的條件下，其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。該反應(yīng)_(填“能”或“不能”)用于消除汽車尾氣中的NO，理由為_。解析解析HTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJmol1K1)69.7 kJmol10，故理論上該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。 答案解析能該反應(yīng)的HTS69.7 kJmol10，說明該反應(yīng)在理論上可自發(fā)進(jìn)行 歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)放熱和熵增加都對HTS0有所貢獻(xiàn)，因此放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。(2)當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反，且二者大小相差懸殊時(shí)，某一因素可能占主導(dǎo)地

7、位。(3)如果反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反且相差不大時(shí)，溫度可能對反應(yīng)的方向起決定性作用。特別提醒特別提醒(1)反應(yīng)發(fā)生的條件有多種，HTS這個(gè)判據(jù)只能用于溫度、壓強(qiáng)一定下的反應(yīng)，不能用于其他條件(如溫度、體積一定)下的反應(yīng)。(2)反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否實(shí)際發(fā)生及反應(yīng)的速率大小。例例3下列反應(yīng)中，一定不能自發(fā)進(jìn)行的是A.2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJmol1 S1 110 Jmol1K1B.CO(g)=C(s，石墨) O2(g)H110.5 kJmol1 S89.36 Jmol1K1C.4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)

8、=4Fe(OH)3(s) H444.3 kJmol1 S280.1 Jmol1K1D.NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H37.301 kJmol1S184.05 Jmol1K1答案解析解析解析A項(xiàng)為放熱的熵增加反應(yīng)，在任何溫度下都有HTS0，故該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；C項(xiàng)為放熱的熵減小反應(yīng)，在低溫時(shí)可能有HTS0，因此該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行；D項(xiàng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，在高溫時(shí)可能有HTS”“0，S0，故低溫下HTS0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。 答案解析不能(2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技

9、術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學(xué)方程式為2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)。該反應(yīng)在常溫下能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的H_(填“”“”或“”)0。解析解析因?yàn)镾0，且HTS0，故H0。答案解析0，S0，則：該反應(yīng)常溫下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析，溫度_(填“能”或“不能”)成為反應(yīng)方向的決定因素。解析解析該反應(yīng)的H0，S0，屬于熵增加的吸熱反應(yīng)，故在高溫下該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。答案解析不能能解析解析常溫下石灰石不分解。(4)已知CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g) H218 kJmol1，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是_。

10、解析解析自發(fā)反應(yīng)的條件是HTS0，即H0，故T 即T值較大，該反應(yīng)應(yīng)在高溫下自發(fā)進(jìn)行。答案解析高溫(5)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的S_(填“”或“0，HTS0，故S0。(6)NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)常溫下可自發(fā)進(jìn)行，則影響反應(yīng)方向的主要因素是_。焓變方法總結(jié)(1)根據(jù)常見的放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)推知H符號。(2)根據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)狀態(tài)的變化及系數(shù)的變化推知S的符號。(3)利用反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)，HTS0答案解析123456解析解析由復(fù)合判據(jù)HTS綜合考慮反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。當(dāng)H0，S0時(shí)，不能判斷HTS的正負(fù)，與T有關(guān)；當(dāng)H0，S0，非自發(fā)反應(yīng)；當(dāng)H0時(shí)，HTS0，一定是自發(fā)反

11、應(yīng)；當(dāng)H0，S0時(shí)，不能判斷HTS的正負(fù)，與T有關(guān)。2.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性敘述正確的是A.焓變小于0而熵變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的B.焓變和熵變都小于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的C.焓變和熵變都大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的D.熵變小于0而焓變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的答案解析1234563.下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的是A.2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1B.Ag(s) Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJmol1C.HgO(s)=Hg(l) O2(g)H91 kJmol1D.H2O2(l)= O2(g)H2O(l)H98 kJmol1解析解析HTS0時(shí)，反應(yīng)在

12、任何溫度下均自發(fā)進(jìn)行，H0符合題意的要求，故選D。答案解析123456解析解析本反應(yīng)的H0，S0，故在一定溫度下有的吸熱反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。4.向平底燒瓶中放入氫氧化鋇晶體Ba(OH)28H2O和氯化銨晶體，塞緊瓶塞。在木板上滴少量水，如圖所示。一會(huì)兒，就會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)固態(tài)物質(zhì)變成液體，瓶壁變冷，小木板上因少量水凍結(jié)而被燒瓶粘住，這時(shí)打開瓶塞，出來的氣體有氨味。這是自發(fā)地發(fā)生了反應(yīng)：Ba(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)=BaCl2(s)2NH3(g)10H2O(l)。下列結(jié)論中正確的是答案解析123456A.自發(fā)反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)B.自發(fā)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)C.有的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行D.吸熱

13、反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行5.某反應(yīng)2AB(g)C(g)3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的H、S應(yīng)為A.H0，S0 B.H0，S0C.H0 D.H0，S0解析解析該反應(yīng)是一個(gè)氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，即S0，故其逆反應(yīng)S0；又知其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，可知逆反應(yīng)的H0。答案解析1234566.回答下列問題：(1)汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO(g)=2C(s)O2(g)。已知該反應(yīng)的H0，簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：_。解析解析該反應(yīng)H0、S0，故不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。答案解析123456該反應(yīng)是H0、S0，b、c、d反應(yīng)的S0，HTS0時(shí)，

14、反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，所以在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行。a項(xiàng)S0，所以在高溫時(shí)該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。答案解析12345a6(3)25 和1.01105 Pa時(shí)，反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H56.76 kJ mol1自發(fā)進(jìn)行的原因是_。答案12345 該反應(yīng)是熵增反應(yīng)，且常溫下熵變S對反應(yīng)的方向起決定作用 6解析解析要使反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則HTS0，即94.0 kJmol1T75.8103 kJmol1K10，T 1 240 K，即只有在溫度低于1 240 K時(shí)反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行。(4)電子工業(yè)中清洗硅片上的SiO2(s)的反應(yīng)是SiO2(s)4HF(g)=SiF4(g)2H2O(g) H(298.15 K)94.0 kJmol1，S(298.15 K)75.8 J mol1K1設(shè)H和S不隨溫度變化而變化，試求此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度(T)條件_。答案解析12345T1 240 K6