人教版選修4 第二章第四節(jié)　化學反應進行的方向 學案.docVIP

課堂探究探究一 自發(fā)過程和自發(fā)反應問題導引如圖打開活塞，左側水會自發(fā)地流向右側，直到兩邊水面相平。1下列反應可以自發(fā)進行：naoh(aq)hcl(aq)=nacl(aq)h2o(l)；2na(s)2h2o(l)=2naoh(aq)h2(g)；2al(s)6hcl(aq)=2alcl3(aq)3h2(g)；cao(s)h2o(l)=ca(oh)2(aq)。上述反應是吸熱反應還是放熱反應？試從能量角度歸納自發(fā)反應的特征。提示：這些反應都是放熱反應，即體系趨向于從高能狀態(tài)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)，這是自發(fā)反應的特征之一。2我們知道，固體硝酸銨溶于水要吸熱，室溫下冰塊的溶解過程要吸熱，ba(oh)28h2o與nh4cl反應要吸熱，這些過程或反應都是自發(fā)的，是什么因素決定它們能自發(fā)進行？試歸納自發(fā)反應的另一特征。提示：上述自發(fā)過程或反應與能量狀態(tài)的高低無關，受另一種能夠推動體系變化的因素的影響，即體系有從有序自發(fā)地轉變?yōu)闊o序的傾向，這是自發(fā)反應的特征之一。3為什么日常用的鐵器會生銹，銅會長出銅綠，而鐵銹不會變?yōu)殍F，銅綠不會變?yōu)殂~呢？試歸納自發(fā)反應的另一特征。提示：金屬腐蝕是一個放熱的自發(fā)過程，而金屬化合物變?yōu)閱钨|是一個非自發(fā)過程。即反應的某個方向在一定條件下是自發(fā)的，則其逆反應的方向在該條件下肯定不自發(fā)。即自發(fā)反應具有方向性，這是自發(fā)反應的特征之一。名師精講自發(fā)反應的特征(1)自發(fā)反應是自發(fā)過程的一種。自發(fā)過程不用借助于外力就能自發(fā)進行。(2)自發(fā)反應的特征是：體系趨向于由高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)；在密閉條件下，體系從有序自發(fā)轉變?yōu)闊o序；具有方向性。【例題1】 下列過程是非自發(fā)的是()a水由高處向低處流 b煤炭的燃燒c鐵在潮濕空氣中生銹 d室溫下水結成冰解析：自然界中水由高處向低處流、煤炭的燃燒、鐵在潮濕空氣中生銹、室溫下冰的融化，都是自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的。答案：d方法技巧在一定條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程是自發(fā)過程；在給定的一組條件下，一個反應可以自發(fā)進行達到顯著程度的反應是自發(fā)反應。在一定條件下，需持續(xù)借助人為作用才能進行的過程是非自發(fā)過程。變式訓練1吸熱反應一定是()a非自發(fā)的化學反應b釋放能量c儲存能量d反應需要加熱解析：吸熱反應有的是自發(fā)的，有的也不需要加熱，如ba(oh)28h2o與nh4cl的反應是自發(fā)的吸熱反應。答案：c探究二 化學反應進行方向的判據問題導引一盒火柴散落在地上，會發(fā)現(xiàn)原先排列規(guī)則的火柴變得混亂不堪，其混亂的程度增大。那么它能再自動規(guī)則排列嗎？nh4hco3在室溫下會自動分解生成nh3、co2和h2o，那么nh3、co2和h2o能自動合成nh4hco3嗎？怎樣判斷某一過程能否自動發(fā)生呢，請結合所學知識探究下列問題。1合成氨反應是一個可逆反應：n2(g)3h2(g) 2nh3(g)h92.2 kjmol1，s198.2 jmol1k1。(1)請你根據正反應的焓變分析298 k下合成氨反應能否自發(fā)進行？(2)請你根據正反應的熵變分析298 k下合成氨反應能否自發(fā)進行？(3)請你根據正反應的焓變和熵變分析298 k下合成氨反應能否自發(fā)進行？提示：(1)能。正反應為放熱反應，由高能狀態(tài)到低能狀態(tài)，可自發(fā)進行。(2)不能。正反應為氣體體積減小的反應，s0，混亂度減小，不能自發(fā)。(3)能。ghts92.2 kjmol1298 k(198.2)103kjmol1k133.136 4 kjmol10，反應在298 k時可以自發(fā)向正反應方向進行。2試判斷下列反應在一定條件下能否自發(fā)進行。若能進行，需控制什么條件？(1)mg(s)2hcl(aq)=mgcl2(aq)h2(g)(2)co(g)=c(石墨，s)o2(g)h110.5 kjmol1，s89.36 jmol1k1(3)caco3(s)=cao(s)co2(g)h178.2 kjmol1，s169.6 jmol1k1提示：(1)該反應的h0，s0，則ghts0，故不論在什么溫度下，該反應都能自發(fā)進行。(2)ghts110.5 kjmol1t89.36103 kjmol1k10，故不論在什么溫度下，該反應都不能自發(fā)進行。(3)室溫下，ghts178.2 kjmol1298 k169.6103kjmol1k1128 kjmol10，因此，室溫下該反應不能自發(fā)進行；如要使反應自發(fā)進行，則應使hts0，則th/s178.2 kjmol1/0.169 6 kjmol1k11 051 k。名師精講自發(fā)反應的判斷(1)利用焓判據或熵判據單獨判斷化學反應的方向時，都有一定的局限性。在判斷反應進行的方向時要綜合考慮焓判據和熵判據，不能簡單地單一使用。(2)過程的自發(fā)性只是一種趨勢，只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。(3)化學反應進行的方向與自由能變化的關系：焓變和熵變判斷化學反應方向的復合判據稱為體系的自由能，用g表示。自由能的變化(符號g，單位kjmol1)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響ghts。用自由能的變化判斷化學反應自發(fā)性的判據，它不僅與焓變和熵變有關，還與溫度有關。用自由能的變化判斷反應的方向規(guī)律如下：ghts0反應能自發(fā)進行ghts0反應達到平衡狀態(tài)ghts0反應不能自發(fā)進行【例題2】 下列說法正確的是()a在常溫下，放熱反應一般能自發(fā)進行，吸熱反應都不能自發(fā)進行bnh4hco3(s)=nh3(g)h2o(g)co2(g)h185.57 kjmol1，能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉變的傾向c因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據d在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向解析：a項錯誤，有些熵值增大的吸熱反應可以自發(fā)進行；c項錯誤的原因是要將二者綜合起來即利用復合判據進行判斷；d項中使用催化劑只能降低反應的活化能，不能改變反應的方向。答案：b借題發(fā)揮焓變和熵變都是與反應能否自發(fā)進行有關的因素，但又都不能獨立地作為反應自發(fā)性的判據。要判斷反應進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變對反應方向的綜合影響。變式訓練2分析下列反應在任何溫度下均能自發(fā)進行的是()a2n2(g)o2(g)=2n2o(g)h163 kjmol1bag(s)cl2(g)=agcl(s)h127 kjmol1chgo(s)=hg(l)o2(g)h91 kjmol1dh2o2(l)= o2(g)h2o(l)h98 kjmol1解析：對于a項，h0，s0，hts0，即任何溫度下，反應都不能自