江蘇省邳州市第二中學(xué)高中化學(xué) 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向課件 魯科版.ppt

第二章化學(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 1 理解焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系 2 了解熵和熵變的概念 知道化學(xué)反應(yīng)中存在熵變 3 理解熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系 4 能綜合運(yùn)用焓變與熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向 課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航 一 反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向1 自發(fā)過程 1 概念 在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下 不借助光 電等外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程 2 特點(diǎn) 具有 即反應(yīng)的某個(gè)方向在一定條件下是自發(fā)的 而其逆方向在該條件下肯定不自發(fā) 方向性 2 反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系 1 能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)多數(shù)是 反應(yīng) 2 有些 反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 結(jié)論 反應(yīng)焓變與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān) 但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的 放熱 吸熱 唯一因素 想一想1 體系總是向降低自身能量的方向進(jìn)行變化 那么 h 0的反應(yīng)為何不能全都自發(fā)進(jìn)行 提示 體系的能量變化并不只有焓變一種形式 焓變只是影響反應(yīng)能否自發(fā)的因素之一 不是唯一因素 二 反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向1 熵 是 的物理量 其符號(hào)為 單位為 影響熵值的因素 1 同一物質(zhì) s 高溫 s 低溫 s g s l s s 2 相同條件下的不同物質(zhì) 分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜 熵值 3 s 混合物 s 純凈物 衡量體系混亂度大小 s j mol 1 k 1 越大 2 熵變 1 概念 反應(yīng)產(chǎn)物的總熵和反應(yīng)物的總熵之差 2 計(jì)算式 s s 反應(yīng)產(chǎn)物 s 反應(yīng)物 3 正負(fù)判斷依據(jù) 產(chǎn)生氣體的反應(yīng) 氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng) 熵變通常都是 是熵增大的反應(yīng) 氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng) 熵變通常都是 是熵減小的反應(yīng) 正值 負(fù)值 3 熵變與反應(yīng)方向 1 熵 有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行 2 某些熵 的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行 3 是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素 但不是唯一因素 增加 減小 熵變 三 焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響1 反應(yīng)方向的判據(jù)在判斷溫度 壓強(qiáng)一定條件下反應(yīng)的方向時(shí) 應(yīng)該同時(shí)考慮 和 這兩個(gè)因素 用 作為判據(jù) h t s0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 焓變 熵變 h t s 2 文字描述 在溫度 壓強(qiáng)一定的條件下 自發(fā)反應(yīng)總是向 的方向進(jìn)行 直至達(dá)到 狀態(tài) 3 局限性 僅僅可以用于判斷恒溫恒壓下反應(yīng)發(fā)生的可能性 不能說明反應(yīng)在該條件下能否實(shí)際發(fā)生 h t s 0 平衡 想一想2 自發(fā)反應(yīng)是否一定能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的反應(yīng) 為什么 提示 不一定 因?yàn)?h t s這個(gè)判據(jù)是指在溫度 壓強(qiáng)一定的條件下 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì) 即反應(yīng)發(fā)生的可能性 并不能說明反應(yīng)在該條件下能否實(shí)際發(fā)生 因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生還涉及到化學(xué)反應(yīng)速率的問題 1 下列說法正確的是 a 凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的 凡是吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的b 自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大 非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變c 自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)d 自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn) 解析 選c 放熱反應(yīng)常常是容易進(jìn)行的反應(yīng) 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 自發(fā)反應(yīng)需在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn) 如h2和o2在點(diǎn)燃條件下才能發(fā)生反應(yīng) 2 下列關(guān)于冰融化為水的過程判斷正確的是 a h 0 s0c h 0 s 0d h 0 s 0解析 選c 冰需吸熱才能化為水 由固態(tài)變成液態(tài) 混亂度增大 3 能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是 a 水總是自發(fā)地由高處往低處流b 放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行 吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行c 有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列d 多次洗牌以后 撲克牌毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大 解析 選a a項(xiàng) 水總是自發(fā)地由高處往低處流 有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向 b項(xiàng) 吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行 例如 在25 和1 01 105pa時(shí) 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol 1 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 1 不難看出 上述兩個(gè)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng) 又都是熵增的反應(yīng) 顯然只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是不全面的 c項(xiàng) 有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列 有趨向于最大混亂度的傾向 屬于熵判據(jù) d項(xiàng) 撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù) 探究導(dǎo)引1影響化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素有哪些 提示 焓變 熵變等 要點(diǎn)歸納 特別提醒1 自發(fā)僅是一種變化的趨勢(shì) 即變化的可能性 能否自發(fā)進(jìn)行還涉及很多問題 如自發(fā)反應(yīng)的反應(yīng)速率 2 體系的有序性越高 即混亂度越低 熵值越小 有序變?yōu)闊o序是熵增過程 即時(shí)應(yīng)用1 2012 三明高二質(zhì)檢 已知石墨 金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為 c 石墨 s o2 g co2 g h 393 5kj mol 1c 金剛石 s o2 g co2 g h 395 4kj mol 1關(guān)于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化 下列說法正確的是 雙選 a 石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程b 金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程c 石墨比金剛石能量低d 金剛石比石墨能量低 解析 選bc 由兩個(gè)方程式得c 金剛石 s c 石墨 s h 1 9kj mol 所以1mol金剛石轉(zhuǎn)化為石墨體系向外釋放能量 石墨能量低 金剛石轉(zhuǎn)化為石墨向環(huán)境釋放能量 能量降低 由能量判據(jù)知為自發(fā)過程 探究導(dǎo)引2焓變與熵變?cè)鯓庸餐绊懛磻?yīng)方向的 提示 焓變 熵變都不是唯一因素 化學(xué)反應(yīng)方向?qū)⒂啥咄瑫r(shí)決定 即利用 h t s來判定 還涉及到溫度問題 要點(diǎn)歸納化學(xué)反應(yīng)的方向是由 h和 s共同決定的 利用 h t s的符號(hào)可以判斷恒溫 恒壓條件下的反應(yīng)進(jìn)行方向 h t s0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 當(dāng)焓變和熵變相差不大時(shí) 溫度可能對(duì)反應(yīng)方向起決定性的作用 可以估算反應(yīng)發(fā)生逆轉(zhuǎn)的溫度 轉(zhuǎn)向溫度 t h s 化學(xué)反應(yīng)體系焓變減少 h0 都有利于反應(yīng)的進(jìn)行 可以用下列象限法進(jìn)行判斷 如下圖 特別提醒1 在溫度 壓強(qiáng)一定的條件下 反應(yīng)的焓變和熵變共同影響化學(xué)反應(yīng)的方向 放熱反應(yīng)的焓變小于零 熵增加的反應(yīng)的熵變大于零 都對(duì) h t s 0有所貢獻(xiàn) 因此放熱和熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行 2 利用 h t s 0進(jìn)行反應(yīng)的自發(fā)性判斷時(shí) 實(shí)際上不管 h和 s的具體值是多少 關(guān)鍵是看 h t s的值與0的相對(duì)大小 即時(shí)應(yīng)用2 有a b c d四個(gè)反應(yīng) 則在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 另外兩個(gè)反應(yīng)中 在溫度高于 時(shí) 可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 在溫度低于 時(shí) 可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 解析 c中 h0 任何溫度下反應(yīng)均可自發(fā)進(jìn)行 b中 h 0 s0 s 0 高溫下反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行 答案 cb77a 161 6d 下列說法中正確的是 a 凡是放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行b 所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的c 焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的判據(jù)d 焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素 思路點(diǎn)撥 解答本題要注意以下兩點(diǎn) 1 焓變不是決定反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素 2 吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng)與反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行無必然聯(lián)系 解析 1 多數(shù)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng) 但也有些自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 2 反應(yīng)的自發(fā)性與焓變并不嚴(yán)格一致 焓變是影響反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的重要因素 但不是唯一因素 答案 d 名師點(diǎn)睛 1 大量化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明 多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱的 如甲烷的燃燒 氫氣的燃燒 鐵的生銹等 在常溫 常壓下 氫氧化亞鐵氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的 反應(yīng)放熱 4fe oh 2 s 2h2o l o2 g 4fe oh 3 s h 298k 444 3kj mol 1 2 不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 如nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 298k 37 30kj mol 1 還有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行 但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行 如在室溫和較高溫度下均為吸熱過程的碳酸鈣分解反應(yīng) 2012 青島高二統(tǒng)考 碳酸銨 nh4 2co3 在室溫下就自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣 對(duì)其說法正確的是 a 碳酸銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體 使體系的熵增大b 碳酸銨分解與能量無關(guān) c 碳酸銨分解是吸熱反應(yīng) 根據(jù)能量判據(jù)判斷不能自發(fā)分解d 碳酸鹽都不穩(wěn)定 能自發(fā)分解 解析 nh4 2co3常溫下能自發(fā)分解 是因?yàn)榉磻?yīng)體系由于nh3 g 的生成而使熵增大 nh4 2co3分解為吸熱反應(yīng) 根據(jù)能量判據(jù) 大多數(shù)放熱反應(yīng)為自發(fā)的 但有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 比如 nh4 2co3在常溫下的自發(fā)分解 有些碳酸鹽很穩(wěn)定 如na2co3等不能自發(fā)分解 答案 a 提示 nh4hco3常溫下可分解nh4hco3 s nh3 g co2 g h2o l s 0caco3高溫下可分解 caco3 s cao s co2 g s 0 互動(dòng)探究舉例說明能分解的碳酸鹽有哪些 至少2例 它們的熵變化是怎樣的 名師點(diǎn)睛 熵增與自發(fā)過程體系的混亂度增大的過程即熵增加的過程 大多數(shù)熵增加的過程為自發(fā)過程 但熵增原理只是解釋部分自發(fā)過程的判據(jù) 而非決定性因素 高溫時(shí)空氣中的n2和o2會(huì)反應(yīng)生成no而污染大氣 n2 g o2 g 2no g 試通過計(jì)算說明在1200 的條件下 此反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行 估算自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是多少 已知 該反應(yīng)的 h 180 50kj mol 1 s 24 77j mol 1 k 1 解析 1200 時(shí) 該反應(yīng)的 h t s 180 50kj mol 1 1200 273 k 24 77j mol 1 k 1 10 3kj j 1 144 01kj mol 1 0 故該溫度下反應(yīng)不能正向自發(fā)進(jìn)行 h t s h s 180 50kj mol 1 0 02477kj mol 1 k 1 7287k 即此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為7287k 答案 1200 不能自發(fā)進(jìn)行 自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是7287k 名師點(diǎn)睛 判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)為 h t s 0 將給定的數(shù)據(jù)代入該式即可得出相應(yīng)答案 在計(jì)算過程中 要注意 s的正負(fù)號(hào)對(duì)不等式的影響及 h s單位的統(tǒng)一 經(jīng)典案例 金剛石和石墨本是一對(duì)孿生兄弟 但現(xiàn)在卻是一個(gè)光彩奪目 堅(jiān)硬無比 一個(gè)漆黑一團(tuán) 柔軟細(xì)膩 只因?yàn)樘荚氐呐帕胁煌?它們的價(jià)值便有了天壤之別 由于地球上天然金剛石很稀少 從20世紀(jì)50年代開始 很多國(guó)家都在進(jìn)行把石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的嘗試 在1800 和7萬(wàn)個(gè)大氣壓的條件下 人們終于將石墨轉(zhuǎn)變成了人造金剛石 已知在298k時(shí) 由石墨生成金剛石的反應(yīng)的 h 1 895kj mol 1 h t s 2 866kj mol 1 又已知石墨的熵s石墨 5 694j mol k 1 求金剛石的熵s金剛石 并回答這兩種碳的同素異形體哪種更有序 化學(xué)反應(yīng)的熵變是生成物的總熵與反應(yīng)物的總熵之差 解析 石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應(yīng)為