化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向課標(biāo)詳解

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向課標(biāo)詳解第1頁(yè)/共18頁(yè)一：化學(xué)反應(yīng)的方向1.自發(fā)反應(yīng)：2.非自發(fā)反應(yīng)：在一定溫度和壓強(qiáng)下，無(wú)需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)。自發(fā)過(guò)程的特征：有明確的方向性，具有對(duì)外做功的本領(lǐng)。要逆轉(zhuǎn)必須借助外界做功。在一定條件下，需要外界做功才能進(jìn)行的反應(yīng)。第2頁(yè)/共18頁(yè)說(shuō)明：

(1)自然界中水由高處往低處流是自發(fā)過(guò)程，其逆過(guò)程就是非自發(fā)過(guò)程，甲烷與氧氣混合遇火就燃燒是自發(fā)反應(yīng)，其逆向是非自發(fā)反應(yīng)。

(2)自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來(lái)完成有用功。如向下流動(dòng)的水可推動(dòng)機(jī)器，甲烷燃燒可在內(nèi)燃機(jī)中被利用來(lái)做功，可將氫氣燃燒反應(yīng)設(shè)計(jì)成燃燒電池等。

(3)非自發(fā)過(guò)程要想發(fā)生，則必須對(duì)它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。第3頁(yè)/共18頁(yè)1.能量判據(jù)：反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時(shí)體系會(huì)對(duì)外做功或者釋放熱量～△H﹤0）。⑤4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)△H<0二：判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=－802.3kJ/mol②2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=－824kJ/mol③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

△H=－571.6kJ/mol④NH3+HCl=NH4Cl

△H<0(1).大多數(shù)放熱反應(yīng)(△H<0)都能自發(fā)進(jìn)行。第4頁(yè)/共18頁(yè)①室溫下硝酸銨的溶解：

NH4NO3(s)=NH4＋＋(aq)＋NO3－(aq)

△H>0③2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)△H>0②CaCO3(s)===CaO(s)+O2↑(g)△H>0高溫(2).有的吸熱反應(yīng)(△H>0)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行焓變(△H)是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一但不是唯一因素。第5頁(yè)/共18頁(yè)1.衡量一個(gè)體系混亂度的物理量稱(chēng)為熵。2.符號(hào)：用S表示。3.單位：J·mol－1·K－1T(K)=273+t(℃)4.熵值S越大，體系混亂度越大。同一物質(zhì)，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。5.大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向。2.熵判據(jù)：反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向熵變(△S):化學(xué)反應(yīng)前后體系熵的變化。

△S=S產(chǎn)物－S反應(yīng)物△S>0熵增反應(yīng)能自發(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)△S<0熵減反應(yīng)難自發(fā)進(jìn)行第6頁(yè)/共18頁(yè)

－10℃的液態(tài)水能自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài)、H2在O2中燃燒為熵減反應(yīng)，它在一定條件下也可自發(fā)進(jìn)行。因此熵判據(jù)判斷過(guò)程的方向也是不全面的。很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)去判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)－自由能將更適合于所有的反應(yīng)過(guò)程。第7頁(yè)/共18頁(yè)3.復(fù)合判據(jù):焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響∶（——自由能變化△Ｇ）?G=?H—T?S

?G<0

的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行

?G=0的反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)?G>0的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行

?H<0,?S>0

能自發(fā)進(jìn)行?H>0,?S<0不能自發(fā)進(jìn)行

?H<0,?S<0？?H>0,?S>0？第8頁(yè)/共18頁(yè)4、吉布斯自由能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向

△G=△H-T△SNH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S<0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0△S>0判斷這兩個(gè)反應(yīng)什么條件下自發(fā)進(jìn)行低溫可行高溫可行第9頁(yè)/共18頁(yè)反應(yīng)總是在一定條件下進(jìn)行的。要討論反應(yīng)的自發(fā)性，也要指明反應(yīng)條件。如果沒(méi)有交代反應(yīng)條件，只講“某某反應(yīng)不自發(fā)”“某某反應(yīng)自發(fā)”，實(shí)際上是指在常溫常壓下進(jìn)行的反應(yīng)?！耙欢l件”指“一定的溫度一定壓強(qiáng)”。例如，反應(yīng)CaCO3==CaO+CO2↑在常溫常壓是非自發(fā)的，而在高溫下則是自發(fā)發(fā)生的。用吉布提自由能計(jì)算公式（△G=△H-T△S）來(lái)判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行時(shí)，可以看到T對(duì)△G的值有影響，在某些情況下，可能決定△G是大于0還是小于0；式中△H是一個(gè)與溫度、壓強(qiáng)有關(guān)的物理量。因此，討論△G是大于0還是小于0，實(shí)際上也是在一定溫度與壓強(qiáng)下進(jìn)行的。第10頁(yè)/共18頁(yè)“外界幫助”這句話(huà)中，指的是為反應(yīng)體系提供能量?！皫椭辈⒉皇侵柑峁┓磻?yīng)發(fā)生的溫度和壓強(qiáng)等反應(yīng)條件，也不是點(diǎn)燃、使用催化劑等等。一定的溫度、一定的壓強(qiáng)是反應(yīng)所需要的條件。很多場(chǎng)合下,提高溫度,往往是為了加速反應(yīng)。合成氨反應(yīng)在常溫常壓下，△G<0,是放熱的自發(fā)反應(yīng)。但是，常溫常壓下實(shí)際上無(wú)法覺(jué)察到反應(yīng)的發(fā)生，只有在高溫、高壓、催化劑存在下，才有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。又如，硝酸銨NH4NO3的分解反應(yīng)，△H<0△S>0，在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行。在常溫常壓下，反應(yīng)速率慢，難以觀察到反應(yīng)的發(fā)生。但加熱到高溫，或受猛烈撞擊，發(fā)生爆炸性分解：2NH4NO3=N2↑+O2↑+4H2O。撞擊或加熱大大提高反應(yīng)速率，發(fā)生劇烈分解。氫氣氧氣化合成水的反應(yīng)在常溫下也是自發(fā)的。常溫下將H2與O2混合，不能觀察到有明顯現(xiàn)象，在氫氧燃料電池中，反應(yīng)在常溫下就能進(jìn)行。在鈀粉催化下H2與O2的混合氣體也能快速生成水。點(diǎn)燃?xì)錃庋鯕猓苎杆倩铣伤?，也只是加速了反?yīng)速率。第11頁(yè)/共18頁(yè)從熱力學(xué)分析，“外界幫助”指的是對(duì)體系做“有用功”。例如，水的分解在常溫常壓下是不自發(fā)的，但通電，為體系提供電能，可以使水分解成H2和O2。電解反應(yīng)都是非自發(fā)反應(yīng),“通電”對(duì)體系做有用功，使反應(yīng)在常溫常壓下得以進(jìn)行。而原電池反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，它能對(duì)外作電功。自發(fā)反應(yīng)和其他自發(fā)過(guò)程一樣，具有對(duì)外作功的能力。因此，自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)的區(qū)別在于在一定條件下，反應(yīng)的發(fā)生是需要外界對(duì)體系作功，還是反應(yīng)體系具有能對(duì)外界作功的能力。第12頁(yè)/共18頁(yè)典例剖析∶1.下列過(guò)程是非自發(fā)的是∶（）A、水由高處向低處流；B、天然氣的燃燒；C、鐵在潮濕空氣中生銹；D、室溫下水結(jié)成冰2.碳酸銨〔(NH4)2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法中正確的是∶（）A、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大；B、其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量；C、其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解；D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。DAC第13頁(yè)/共18頁(yè)3．下列說(shuō)法中，正確的是()A．化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量變化的

B．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)

C．只有放熱反應(yīng)才能夠自發(fā)進(jìn)行

D．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成4．下列物質(zhì)中，熵值(S)最大的是()A．金剛石B．Cl2(l)C．I2(g)D．Cu(s)ABC第14頁(yè)/共18頁(yè)3.下列說(shuō)法正確的是∶（）A、放熱反應(yīng)一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)；B、吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進(jìn)行的；C、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生；D、有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。4.250C和1.01×105Pa時(shí)，反應(yīng)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.8kJ/mol自發(fā)進(jìn)行的原因是：A、是吸熱反應(yīng)；B、是放熱反應(yīng)；C、是熵減少的反應(yīng)；D、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。DD第15頁(yè)/共18頁(yè)5.下列說(shuō)法正確的是()A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)性的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)。

C

6.水在273K、1．01×105Pa時(shí)可轉(zhuǎn)化為固態(tài)，在373K時(shí)則又可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。若分別用S(g)、S(1)、S(s)表示水的氣、液、固三種狀態(tài)的熵值，則下列表達(dá)式中，正確的是()A．S(g)<S(1)<S(s)B．S(g)>S(1)>S(s)C．S(g)>S(1)=S(s)D．S(g)>S(s)>S(1)B第16頁(yè)/共1