二章四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)W習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1二章四節(jié)化學(xué)反應(yīng)二章四節(jié)化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)進(jìn)行進(jìn)行的方向的方向第一頁，共31頁。我們已經(jīng)知道工業(yè)上可以用焦炭還原我們已經(jīng)知道工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬氧化鐵得到金屬(jnsh)鐵：鐵： 3C +2Fe2O3 4Fe+3CO2 但是金屬但是金屬(jnsh)鋁冶煉時(shí)，卻是用電鋁冶煉時(shí)，卻是用電解熔融氧化鋁的方法：解熔融氧化鋁的方法： 2Al2O3 4Al+3O2能不能也用焦炭還原氧化鋁得到金屬能不能也用焦炭還原氧化鋁得到金屬(jnsh)鋁呢？鋁呢？ 3C +2Al2O3 4Al +3CO2 ?Na3AlF6第1頁/共30頁第二頁，共31頁。自然界中有許多自然自然界中有

2、許多自然而然的現(xiàn)象發(fā)生，請而然的現(xiàn)象發(fā)生，請同學(xué)們聯(lián)系生活知識同學(xué)們聯(lián)系生活知識，列舉，列舉(lij)一些能一些能自動(dòng)發(fā)生的例子？自動(dòng)發(fā)生的例子？第2頁/共30頁第三頁，共31頁。第3頁/共30頁第四頁，共31頁。自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下，不需外界自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下，不需外界(wiji)持久幫助就持久幫助就 能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng) 。自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能 自動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)行(jnxng)的過程。的過程。閱讀課本閱讀課本P P3434 交流與討論舉例說明交流與討論舉例說明什么是自發(fā)反應(yīng)？什么是自

3、發(fā)反應(yīng)？如何判斷一個(gè)反應(yīng)過程能否自發(fā)進(jìn)行呢？如何判斷一個(gè)反應(yīng)過程能否自發(fā)進(jìn)行呢？第4頁/共30頁第五頁，共31頁。2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g) H = 368 kJmol-14Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) H = 444.3 kJmol-1NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) H = 57.3 kJmol-1H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = 546.6 kJmol-1 上述這些反應(yīng)在一定條的件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道上述這些反應(yīng)在一定條的件

4、下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道(zh do)這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的主要原因嗎？這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的主要原因嗎？第5頁/共30頁第六頁，共31頁。n能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍苣芰颗袚?jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)狀態(tài)( (H H0)0)。n對于對于(duy)(duy)化學(xué)反應(yīng)而言，放熱過程中體系化學(xué)反應(yīng)而言，放熱過程中體系能量降低，因此有自發(fā)進(jìn)行的傾向，且放出的能量降低，因此有自發(fā)進(jìn)行的傾向，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全。熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全。共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)：H HO O 即放熱反應(yīng)一般即放熱反應(yīng)一般(ybn)(ybn)能自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行放熱反

5、應(yīng)放熱反應(yīng)(fn r fn yng)(fn r fn yng)使體系能量使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，降低，能量越低越穩(wěn)定，H HO O 有利于反有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。第6頁/共30頁第七頁，共31頁。反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量(nngling)(nngling)高高生成物的總能量生成物的總能量(nngling)(nngling)低低放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)H H0 0第7頁/共30頁第八頁，共31頁。思考：是不是所有自發(fā)思考：是不是所有自發(fā)(zf)(zf)進(jìn)行的進(jìn)行的化學(xué)化學(xué) 反應(yīng)都是放熱的呢？反應(yīng)都是放熱的呢？思思與與題題問問考考(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s) + NH

6、3(g) H0NH4HCO3(s) NH3(g) + H2O(l)+ CO2(g) H0不是不是(b shi)第8頁/共30頁第九頁，共31頁。結(jié)論：結(jié)論：H HO O有利于反應(yīng)有利于反應(yīng)(fnyng)(fnyng)自發(fā)自發(fā)進(jìn)行，進(jìn)行， 但自發(fā)反應(yīng)但自發(fā)反應(yīng)(fnyng)(fnyng)不一定都要不一定都要H HO O2NH4Cl(s) + Ba(OH)28 H2O(s) NH3(g) + BaCl2(aq) + 10H2O(l) 焓變只是判斷反應(yīng)能否焓變只是判斷反應(yīng)能否(nn fu)(nn fu)自發(fā)進(jìn)自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素行的一個(gè)因素, ,但不是唯一因素。但不是唯一因素。思思與與察察觀觀考考第9

7、頁/共30頁第十頁，共31頁。)討討與與流流交交論論閱讀閱讀(yud)(yud)教材教材p35p35第10頁/共30頁第十一頁，共31頁。火柴散落火柴散落(snlu)過程混亂度如何變化過程混亂度如何變化？從混亂度角度分析從混亂度角度分析(fnx)它為什么可以自發(fā)發(fā)生？它為什么可以自發(fā)發(fā)生？即在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)即在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序變?yōu)闊o序(w x)(w x)的傾向，即熵增加（的傾向，即熵增加（S S0 0）有利于自發(fā)進(jìn)行。）有利于自發(fā)進(jìn)行。在化學(xué)上用熵在化學(xué)上用熵(符號符號S)來量度這種混亂來量度這種混亂(或無序或無序)的程度。的程度。增大增大混亂程度越大

8、越穩(wěn)定混亂程度越大越穩(wěn)定第11頁/共30頁第十二頁，共31頁。1、同一、同一(tngy)物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，液態(tài)較小，固態(tài)時(shí)最小。物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，液態(tài)較小，固態(tài)時(shí)最小。2、固體的溶解過程、品紅擴(kuò)散過程和氣體擴(kuò)散過程。、固體的溶解過程、品紅擴(kuò)散過程和氣體擴(kuò)散過程。3、產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。、產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。清清識識知知單單在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程的體系趨向于在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做驗(yàn)規(guī)律叫做，也是反應(yīng)方向的另一個(gè)重要也是反應(yīng)方向的

9、另一個(gè)重要判劇判劇第12頁/共30頁第十三頁，共31頁。由于反應(yīng)中生成氣體是熵增大的過程，所以增大由于反應(yīng)中生成氣體是熵增大的過程，所以增大了反應(yīng)的自發(fā)性。與之類似的如用濃磷酸與食鹽固了反應(yīng)的自發(fā)性。與之類似的如用濃磷酸與食鹽固體反應(yīng)制取體反應(yīng)制取HCl氣體，對復(fù)分解反應(yīng)來說看似矛盾氣體，對復(fù)分解反應(yīng)來說看似矛盾，但生成了，但生成了HCl氣體，是熵增大的過程，氣體，是熵增大的過程，HCl脫離反脫離反應(yīng)體系，使得反應(yīng)得以正常進(jìn)行。在熔融態(tài)，用金應(yīng)體系，使得反應(yīng)得以正常進(jìn)行。在熔融態(tài)，用金屬鈉與屬鈉與KCl反應(yīng)制取鉀，把反應(yīng)溫度控制在金屬鉀反應(yīng)制取鉀，把反應(yīng)溫度控制在金屬鉀的沸點(diǎn)以上，使鉀以氣體形

10、式的沸點(diǎn)以上，使鉀以氣體形式(xngsh)產(chǎn)生，既是產(chǎn)生，既是熵增大的過程，又是減少生成物濃度平衡向正反應(yīng)熵增大的過程，又是減少生成物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的過程等，都是利用理論知識來解釋使看方向移動(dòng)的過程等，都是利用理論知識來解釋使看似不能發(fā)生的反應(yīng)得以進(jìn)行。似不能發(fā)生的反應(yīng)得以進(jìn)行。教材教材P35【學(xué)與問】【學(xué)與問】 發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是產(chǎn)發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是產(chǎn)生氣體，請你利用熵判椐進(jìn)行解釋生氣體，請你利用熵判椐進(jìn)行解釋(jish)？由此你？由此你對于理論的指導(dǎo)作用是否有新的體會？對于理論的指導(dǎo)作用是否有新的體會？第13頁/共30頁第十四頁，共31頁。結(jié)論：結(jié)論：S SO O有利

11、于反應(yīng)自發(fā)有利于反應(yīng)自發(fā)(zf)(zf)進(jìn)進(jìn)行，行， 但自發(fā)但自發(fā)(zf)(zf)反應(yīng)不一定都要反應(yīng)不一定都要S S0 0熵變是反應(yīng)能否自發(fā)熵變是反應(yīng)能否自發(fā)(zf)(zf)進(jìn)行的又一個(gè)進(jìn)行的又一個(gè)因素因素, ,但不是唯一因素。但不是唯一因素。自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？你想一想有沒自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？你想一想有沒有由氣態(tài)有由氣態(tài)(qti)(qti)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的反應(yīng)？也就是熵減轉(zhuǎn)變成固態(tài)的反應(yīng)？也就是熵減小的反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。小的反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。不一定。不一定。【思考與交流】【思考與交流】 NH3(g)+HCl (g) = NH4Cl(s) S0有，如有，如：再如：再如：2Al(

12、s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S=39.35Jmol-1K-1 能自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行第14頁/共30頁第十五頁，共31頁。 根據(jù)根據(jù)(gnj)(gnj)你已有的知識和經(jīng)驗(yàn)?zāi)阋延械闹R和經(jīng)驗(yàn), ,分析下列過程分析下列過程的焓變、熵變與反應(yīng)方向的焓變、熵變與反應(yīng)方向 焓變焓變 熵變熵變 NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g) NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g)加熱加熱(ji r)要正確判斷一個(gè)要正確判斷一個(gè)(y )(y )化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)化學(xué)反

13、應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行行, ,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變必須綜合考慮反應(yīng)的焓變H H和熵變和熵變S S。S0H0H 0S0反應(yīng)是否自發(fā)還可能與反應(yīng)是否自發(fā)還可能與有關(guān)有關(guān)第15頁/共30頁第十六頁，共31頁。2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H = +78.03 kJmol-1S = 494.4 Jmol-1K-1反應(yīng)是否自發(fā)確實(shí)反應(yīng)是否自發(fā)確實(shí)(qush)還與溫度有關(guān)還與溫度有關(guān)CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)H (298K) = +178.2 kJmol-1S (298K) = 169.6 Jmol-1K-1第16頁/共30頁第十七頁，共31頁?；瘜W(xué)反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行(

14、jnxng)(jnxng)方向的方向的判據(jù)判據(jù) 、能量、能量(nngling)判據(jù)判據(jù)(焓判據(jù)）：焓判據(jù)）：是判斷是判斷(pndun)(pndun)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。據(jù)之一。2 2、熵判據(jù)：、熵判據(jù)：能量最低原理。能量最低原理。熵增原理。熵增原理。是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的另一判據(jù)。是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的另一判據(jù)。3 3、復(fù)合判據(jù)：、復(fù)合判據(jù)：能量判據(jù)結(jié)合能量判據(jù)結(jié)合熵判據(jù)熵判據(jù)小結(jié)：小結(jié)：閱讀教材閱讀教材p p36 36 科學(xué)視野科學(xué)視野第17頁/共30頁第十八頁，共31頁。練習(xí)：判斷下列過程的焓變、熵變的正負(fù)（填練習(xí)：判斷下列過程的焓變、熵變的正負(fù)（填“0”或

15、或“0”），并指出哪些能夠用焓判據(jù)判定？哪些能），并指出哪些能夠用焓判據(jù)判定？哪些能夠用熵判據(jù)判定？夠用熵判據(jù)判定？ （1）溶解少量蔗糖于水中，）溶解少量蔗糖于水中， H_；S_； （2) 純碳和氧氣反應(yīng)生成純碳和氧氣反應(yīng)生成(shn chn) CO(g)， H_；S_； （3）液態(tài)水蒸發(fā)變成水蒸氣，）液態(tài)水蒸發(fā)變成水蒸氣， H_；S_； （4）CaCO3(s)加熱分解生成加熱分解生成(shn chn)CaO(s)和和CO2(g)， H_；S_。00000000焓、熵判據(jù)焓、熵判據(jù)(pn j)判定判定熵判據(jù)熵判據(jù)(pn j)判定判定熵判據(jù)判定熵判據(jù)判定熵判據(jù)判定熵判據(jù)判定實(shí)例說明單獨(dú)運(yùn)用上述判

16、據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，都實(shí)例說明單獨(dú)運(yùn)用上述判據(jù)中的任一種，都可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，都不是全面的。要正確的判斷化學(xué)反應(yīng)的方向，需要綜合考慮焓不是全面的。要正確的判斷化學(xué)反應(yīng)的方向，需要綜合考慮焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)。變和熵變的復(fù)合判據(jù)。第18頁/共30頁第十九頁，共31頁。G H TS當(dāng)當(dāng)H0 ，S0時(shí)，時(shí)， G0. 這時(shí)反應(yīng)這時(shí)反應(yīng)(fnyng)自發(fā)進(jìn)自發(fā)進(jìn)行；行；當(dāng)當(dāng)H0 ，S0時(shí)，時(shí)， G 0. 這時(shí)反應(yīng)這時(shí)反應(yīng)(fnyng)不自發(fā)進(jìn)不自發(fā)進(jìn)行；行；當(dāng)當(dāng)H0 ，S0或或 H 0， S0時(shí)，時(shí)， 反應(yīng)是否自發(fā)反應(yīng)是否自發(fā)(zf)與溫度有關(guān)。與溫度有關(guān)。在恒溫、恒壓下，綜合考慮判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)

17、性的在恒溫、恒壓下，綜合考慮判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)：判據(jù)：自由能自由能(G)與焓變、熵變的關(guān)系：與焓變、熵變的關(guān)系：3.3.復(fù)合判據(jù)：復(fù)合判據(jù)：第19頁/共30頁第二十頁，共31頁。1 1反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向(fngxing)(fngxing)，不，不能確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如涂有防能確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)。相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)。2 2在討論過程的方向在討論過程的

18、方向(fngxing)(fngxing)時(shí)，指的是沒有外時(shí)，指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如水泵可以把水從作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如水泵可以把水從低水位升至高水位；高溫高壓下可以是石墨轉(zhuǎn)化為金低水位升至高水位；高溫高壓下可以是石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，實(shí)現(xiàn)的先決條件是要向體系中輸入能量，該過剛石，實(shí)現(xiàn)的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。注意注意(zh y)：第20頁/共30頁第二十一頁，共31頁?！纠}】工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，

19、但是【例題】工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，但是金屬鋁冶煉時(shí)，卻是用電解金屬鋁冶煉時(shí)，卻是用電解(dinji)熔融氧化鋁的方法。熔融氧化鋁的方法。請從自由能的角度判斷為什么不能用焦炭還原請從自由能的角度判斷為什么不能用焦炭還原Al2O3煉制煉制金屬鋁？金屬鋁？已知：已知：298 K時(shí)，時(shí)，2Al2O3(s) + 3C(s) 4Al(s) + 3CO2(g) H+2171 kJ/mol S635.5 J/(molK) 解：解： G HTS 2 171 kJ/mol298 K635.510-3 kJ/(molK) 1981 kJ/mol因此室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。該反應(yīng)為吸熱的熵增加反因此室

20、溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。該反應(yīng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，升高溫度可使應(yīng)，升高溫度可使HTS0，使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。，使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。假設(shè)反應(yīng)焓變與反應(yīng)熵變不隨溫度變化而變化即：假設(shè)反應(yīng)焓變與反應(yīng)熵變不隨溫度變化而變化即： 當(dāng)當(dāng)G0時(shí)，反應(yīng)才能發(fā)生，有：時(shí)，反應(yīng)才能發(fā)生，有： 21711000J/molT635.5J/(molK)0 得：得：T3416 K所以當(dāng)所以當(dāng)T3416K時(shí)，該反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，而這么高的時(shí)，該反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。第21頁/共30頁第二十二頁，共31頁。DA第22頁/共30頁第二十三頁，共31頁。CC4、

21、吸熱反應(yīng)一定是、吸熱反應(yīng)一定是 ( ) A.非自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)非自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)B.釋釋放能量放能量 C.貯存能量貯存能量 D.反應(yīng)需要加熱反應(yīng)需要加熱 第23頁/共30頁第二十四頁，共31頁。D第24頁/共30頁第二十五頁，共31頁。6、下列說法不正確的是（、下列說法不正確的是（ ）A.焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。反應(yīng)。B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度其體系的混亂程度(chngd)越大，熵值越越大，熵

22、值越大。大。C.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱熱還是吸熱D.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)的共同影響有關(guān)C第25頁/共30頁第二十六頁，共31頁。7、以下自發(fā)反應(yīng)、以下自發(fā)反應(yīng)(fnyng)可用能量判據(jù)來解釋的是可用能量判據(jù)來解釋的是( ) A.硝酸銨自發(fā)地溶于水硝酸銨自發(fā)地溶于水2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) C. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol D. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6 kJ/molD第26頁/共30頁第二十七頁，共31頁。8、下列、下列(xi