人教版選修4第2章第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)W案.DOC

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向重難點(diǎn)一 能量變化和熵變與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系任何反應(yīng)體系都有趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)和從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。因此影響和決定化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的因素是能量變化(即焓變)和熵變。1化學(xué)反應(yīng)的方向與能量的關(guān)系能量變化是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的惟一因素。(1)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。例如：在常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被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(1)o2(g)=4fe(oh)3(s)h(298 k)444.3 kj/mol(2)有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。例如：nh4hco3(s)ch3cooh(aq)=co2(g)ch3coonh4(aq)h2o(1)h(298 k)37.30 kj/mol(3)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。例如：在室溫下和較高溫度下均為吸熱過程的caco3的分解反應(yīng)。caco3(s)=cao(s)co2(g)h(298 k)178.2 kj/molh(1 200 k)176.5 kj/mol所以反應(yīng)能量判據(jù)不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的惟一因素。2化學(xué)反應(yīng)的方向與熵變的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中要發(fā)生物質(zhì)的變化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著熵變。反應(yīng)的熵變s為反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差。對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。(1)許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增加反應(yīng)。例如：2h2o2(aq)=2h2o(l)o2(g)；nh4hco3(s)ch3cooh(aq)=co2(g)ch3coonh4(aq)h2o(l)；(2)有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行。例如：caco3(s)=cao(s)co2(g)；c(石墨，s)h2o(g)=co(g)h2(g)；(3)鋁熱反應(yīng)是熵減小的反應(yīng)，它在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行。2al(s)fe2o3(s)=al2o3(s)2fe(s)；事實(shí)證明，熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素。重難點(diǎn)二 化學(xué)反應(yīng)方向判斷方法1傳統(tǒng)的判斷方法(1)由不穩(wěn)定物質(zhì)向穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)變2nahco3na2co3co2h2o，穩(wěn)定性：naco3nahco3。(2)離子反應(yīng)中，對(duì)于復(fù)分解反應(yīng)，一般是由易電離的物質(zhì)向難電離的物質(zhì)轉(zhuǎn)變，或向離子濃度減小的方向轉(zhuǎn)變。由溶解度大的物質(zhì)向溶解度小的物質(zhì)轉(zhuǎn)變。如na2so4cacl2=caso4(微溶)2nacl，caso4na2co3=caco3na2so4，所以溶解性：cacl2caso4caco3。由相對(duì)強(qiáng)酸(堿)向相對(duì)弱酸(堿)轉(zhuǎn)變。如2ch3coohna2co3=2ch3coonaco2h2o，nasio3co2h2o=h2sio3na2co3，所以酸性強(qiáng)弱：ch3coohh2co3h2sio3。(3)由難揮發(fā)(高沸點(diǎn))性物質(zhì)向易揮發(fā)(低沸點(diǎn))性物質(zhì)轉(zhuǎn)變。由難揮發(fā)性酸向揮發(fā)性酸轉(zhuǎn)變。如naclh2so4(濃)nahso4hcl，所以沸點(diǎn)：h2so4(濃)hcl。由難揮發(fā)性酸酐向揮發(fā)性酸酐轉(zhuǎn)變。如caco3sio2casio3co2，所以沸點(diǎn)：sio2co2。由難揮發(fā)性金屬向揮發(fā)性金屬轉(zhuǎn)變。如2rbclmgmgcl22rb，所以沸點(diǎn)：mgrb。(4)由氧化性(還原性)強(qiáng)的物質(zhì)向氧化性(還原性)弱的物質(zhì)的轉(zhuǎn)變。如2fecl32ki=2fecl22kcli2,2fecl2cl2=2fecl3，所以氧化性cl2fecl3i2。2用焓變和熵變判斷反應(yīng)的方向體系的自由能變化(符號(hào)為g，單位為 kj/mol)綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響，可用于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向的判斷，ghts。(1)當(dāng)h0，s0時(shí)，g0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。(2)當(dāng)h0，s0時(shí)，g0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。(3)當(dāng)h0，s0或h0，s0時(shí)，反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，在一定溫度下可使g0，即反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)。特別提醒根據(jù)hts0判斷的只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的可能性，具體的反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生，還涉及到化學(xué)反應(yīng)速率的問題。 判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，若無任何外加條件，可以認(rèn)為我們所學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)(電解反應(yīng)除外)都是能夠自發(fā)進(jìn)行的。例1下列說法中正確的是()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)一定是熵增大的反應(yīng)，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變的反應(yīng)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)答案c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)的；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。利用能量判據(jù)和熵判據(jù)要綜合考慮利用，不能簡(jiǎn)單的單一使用。能量判據(jù)和熵判據(jù)，共同影響化學(xué)反應(yīng)的方向，要結(jié)合二者進(jìn)行綜合判斷，不能只看一種判據(jù)。 例2研究表明，在溫度、壓力一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)方向的判據(jù)為hts。若hts0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；(其中s表示熵變，為生成物總熵與反應(yīng)物總熵之差)。在電子工業(yè)中清洗硅片上的sio2(s)的反應(yīng)是：sio2(s)4hf(aq)=sif4(g)2h2o(g)h(298.15 k)94.0 kj/mols(298.15 k)75.8 j/(molk)。設(shè)h和s不隨溫度而變化，試求此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度條件。答案根據(jù)題意，要使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，須有g(shù)hts0即有g(shù)hts 94.0 kj/molt75.8 j/(molk) 0則t1.24103 k1過程的自發(fā)性的作用是()a判斷過程的方向 b確定過程是否一定會(huì)發(fā)生c判斷過程發(fā)生的速率 d判斷過程的熱效應(yīng)答案a解析過程的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，而不能判斷過程是否發(fā)生和反應(yīng)速率。2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答案a解析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1.01105 pa時(shí)，反應(yīng)2n2o5(g)=4no2(g)o2(g)h56.7 kj/mol和(nh4)2co3(s)=nh4hco3(s)nh3(g)h74.9 kj/mol，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，應(yīng)用熵判據(jù)；d項(xiàng)撲克牌的無序排列也應(yīng)用熵判據(jù)。3下列變化中，s0的是()a氯化鈉溶于水bnh3(g)與hcl(g)反應(yīng)生成nh4cl(s)c干冰(co2)的升華dcaco3(s)分解為cao(s)和co2(g)答案b解析固體溶解、氣體擴(kuò)散和固體汽化、融化均為體系混亂度增加的過程，故a、c的s0；b項(xiàng)中兩種氣體反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固體，體系s0；d項(xiàng)中caco3固體分解有氣體生成為熵增過程。4下列關(guān)于判斷過程的方向的說法正確的是()a所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)b高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)c由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程d同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同答案c解析自發(fā)進(jìn)行只能判斷反應(yīng)方向，而不能判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，a項(xiàng)錯(cuò)；高溫高壓的條件下，低能量的石墨轉(zhuǎn)化為高能量的金剛石，是一個(gè)非自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，b項(xiàng)錯(cuò)；同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)中，氣態(tài)的混亂度最大，熵值最大，d項(xiàng)錯(cuò)。5已知在等溫等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為：hts0反應(yīng)能逆向自發(fā)進(jìn)行(其中h為焓變，s為熵變，t為熱力學(xué)溫標(biāo)，單位為k)設(shè)反應(yīng)a(s)=d(g)e(g)(hts)(4 50011t) jmol1要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須()a高于409 k b高于136 k而低于409 kc低于136 k d低于409 k答案a解析要使反應(yīng)不發(fā)生，則有：hts(