《化學(xué)反應(yīng)的方向》參考課件VIP

第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向知識鋪墊必備知識正誤判斷為什么Na2CO3和Ca(OH)2在溶液中能發(fā)生離子反應(yīng)?

提示:Na2CO3電離出的

與Ca(OH)2電離出的Ca2+結(jié)合生成CaCO3沉淀,使溶液中的離子濃度減小。知識鋪墊必備知識正誤判斷一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向1.自發(fā)過程(1)定義:在溫度和壓強一定的條件下,不借助

就能自動進(jìn)行的過程。

(2)特點:具有

,即過程的某個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)。

2.反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系(1)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是

反應(yīng)。

(2)有不少

反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。

結(jié)論:反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與反應(yīng)焓變有關(guān),但反應(yīng)焓變不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。外部力量

方向性放熱吸熱知識鋪墊必備知識正誤判斷二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向1.熵(1)定義:描述體系

的物理量,其符號為

,單位為

。

(2)特點:體系

越大,體系的熵值就

。

(3)熵值比較:①同一物質(zhì):S(g)

S(l)

S(s)。

②相同條件下的不同物質(zhì)具有不同的熵值,分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,熵值

。

③S(混合物)

S(純凈物)。

無序程度SJ·mol-1·K-1無序程度

越大

>>越大

>知識鋪墊必備知識正誤判斷2.熵變(1)定義:

與

之差。

(2)計算式:ΔS=∑S(反應(yīng)產(chǎn)物)-∑S(反應(yīng)物)。(3)正負(fù)判斷依據(jù)。①物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程,熵變?yōu)?/p>

,是熵

的過程。

②產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng),熵變通常都是

,是熵

的反應(yīng)。

③氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng),熵變通常都是

,是熵

的反應(yīng)。

反應(yīng)產(chǎn)物的總熵反應(yīng)物的總熵正值增加正值增加負(fù)值減小知識鋪墊必備知識正誤判斷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)有些熵

的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行。

(3)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與反應(yīng)熵變有關(guān),但不能僅用反應(yīng)熵變來判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?！疚⑺伎肌繗怏w的擴散是熵增反應(yīng)嗎?

增加減小提示:氣體的擴散是熵增過程,不是熵增反應(yīng)。

知識鋪墊必備知識正誤判斷三、用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向1.反應(yīng)方向的判據(jù)2.一般規(guī)律(1)

一定能正向自發(fā)進(jìn)行。

(2)

一定不能正向自發(fā)進(jìn)行。

(3)當(dāng)焓變和熵變相差較大時,可能某一個因素占主導(dǎo)地位。能平衡不能放熱的熵增加反應(yīng)吸熱的熵減小反應(yīng)知識鋪墊必備知識正誤判斷3.幾個反應(yīng)的焓變、熵變以及自發(fā)進(jìn)行的可能性(假定反應(yīng)的焓變、熵變不隨溫度變化而變化)任何溫度任何溫度知識鋪墊必備知識正誤判斷低溫高溫知識鋪墊必備知識正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)放熱反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。(

)(2)熵增反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,熵減反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。(

)(3)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生,也一定能反應(yīng)完全。(

)(4)對于ΔS>0的反應(yīng),若在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)ΔH>0。(

)××××知識鋪墊必備知識正誤判斷(5)TATP(C8H18O6)受撞擊分解爆炸,且無明顯熱效應(yīng),說明該分解反應(yīng)的熵顯著增加。(

)(6)反應(yīng)C(s)+CO2(g)===2CO(g)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說明該反應(yīng)的ΔH>0。(

)(7)反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH<0。(

)√√√探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷方法問題探究自然界中的水總是從高處流向低處;室溫下,冰塊會自動融化,這些都是自發(fā)的過程。那么,用什么來判斷一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行呢?

提示:利用化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變綜合判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測深化拓展判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的兩種方法(1)利用化學(xué)反應(yīng)原理判斷的幾種方法①相對強酸(堿)可制備相對弱酸(堿)。②強氧化性與強還原性的物質(zhì)反應(yīng)可生成弱氧化性與弱還原性的物質(zhì)。③穩(wěn)定性弱的物質(zhì)可生成穩(wěn)定性強的物質(zhì)。④滿足復(fù)分解反應(yīng)條件的溶液中的反應(yīng)。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(2)用焓變和熵變綜合判斷反應(yīng)的方向判斷一定溫度、壓強條件下反應(yīng)的方向時,應(yīng)同時考慮焓變與熵變兩個因素,用ΔH-TΔS作為判據(jù)。在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下,反應(yīng)總是向ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡狀態(tài)。若ΔH-TΔS=0,表明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),若ΔH-TΔS>0,表明反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行?！疚Ⅻc撥】對于一個特定的氣相反應(yīng),熵變的大小取決于反應(yīng)前后的氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量的多少。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測素能應(yīng)用典例1下列反應(yīng)在任意溫度下一定能自發(fā)進(jìn)行的是

(填序號)。

探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測答案:②解析:①反應(yīng)需要通電才能進(jìn)行,故該反應(yīng)不是任意溫度下都能自發(fā)進(jìn)行;②ΔH<0,ΔS>0,任意溫度下都有ΔH-TΔS<0,故該反應(yīng)任意溫度下都能自發(fā)進(jìn)行;③ΔH>0,ΔS>0,在高溫下(T>),ΔH-TΔS<0時反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;④ΔH<0,ΔS<0,在低溫下(T<),ΔH-TΔS<0時反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;⑤ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,該反應(yīng)在任意溫度下都不能自發(fā)反應(yīng)。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測變式訓(xùn)練1下列說法中正確的是(

)A.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生反應(yīng)B.非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定不可能發(fā)生反應(yīng)C.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)實際可能沒有發(fā)生反應(yīng)D.常溫下電解水的反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑,即常溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測答案:C

解析:ΔH-TΔS這個判據(jù)用于判斷在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下,化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢,即反應(yīng)發(fā)生的可能性,它并不能說明在該條件下一個可能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)能否實際發(fā)生,因為化學(xué)反應(yīng)能否實際發(fā)生還涉及反應(yīng)速率問題,所以A錯誤;非自發(fā)不含有“不可能”之意,例如水的分解反應(yīng)在常溫常壓下是非自發(fā)的,但在通直流電條件下,水電解可生成氫氣和氧氣,只不過消耗了其他能量,B錯誤;水在常溫常壓下通電才發(fā)生分解,即借助于外力才能使它發(fā)生,所以該反應(yīng)是非自發(fā)反應(yīng),D錯誤。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測化學(xué)反應(yīng)的方向與ΔH-TΔS的關(guān)系問題探究合成氨反應(yīng)是一個可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.2kJ·mol-1,ΔS=-198.2J·mol-1·K-1。請你根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?提示:能。ΔH-TΔS=-92.2kJ·mol-1-298K×(-198.2)×10-3kJ·mol-1·K-1=-33.1364kJ·mol-1<0,反應(yīng)在298K時可以自發(fā)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測深化拓展焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響【微點撥】(1)當(dāng)焓變和熵變的作用相反且二者大小相差較大時,其中的某一因素占主導(dǎo)地位。(2)當(dāng)焓變和熵變的作用相反且二者相差不大時,溫度對反應(yīng)方向起決定作用。例如,有些反應(yīng)常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,在高溫下能自發(fā)進(jìn)行;有些反應(yīng)高溫下不能自發(fā)進(jìn)行,在低溫下能自發(fā)進(jìn)行。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測素能應(yīng)用典例2已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個反應(yīng):①CH4(g)===C(s)+2H2(g),②2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)。某同學(xué)為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度,在圖書館查到了如下熱力學(xué)數(shù)據(jù):反應(yīng)①的ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1,ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1反應(yīng)②的ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1,ΔS(298K)=+220.211J·mol-1·K-1探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測已知焓變和熵變隨溫度變化很小。請幫助這位同學(xué)回答如下問題:(1)判斷反應(yīng)②高溫自發(fā)還是低溫自發(fā):

(填“高溫”或“低溫”)。

(2)通過計算判斷反應(yīng)①在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行

。

(3)求算制取炭黑的允許溫度范圍

。

(4)為了提高甲烷的炭化程度,你認(rèn)為下面四個溫度中最合適的是

(填字母編號)。

A.905.2K

B.927KC.1273K D.2000K探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測答案:(1)高溫(2)不能自發(fā)進(jìn)行(3)927.8K<T<1709.4K

(4)C解析:(1)ΔH-TΔS<0時反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行,由于反應(yīng)②的ΔH>0、(2)反應(yīng)①在常溫下時,ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×298K≈50.807kJ·mol-1>0,所以該反應(yīng)常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(3)裂解為炭黑和H2時,ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×T<0,得T>927.8K,即裂解為炭黑的最低溫度為927.8K。裂解為乙炔時,ΔH-TΔS=376.426kJ·mol-1-220.211×10-3J·mol-1·K-1×T<0,解得T>1709.4K,即溫度高于1709.4K時自發(fā)裂解為乙炔和氫氣。所以要制取炭黑,溫度須控制為927.8K<T<1709.4K。(4)為了提高甲烷的炭化程度,應(yīng)滿足兩方面要求:①溫度應(yīng)控制在927.8~1709.4K;②溫度越高,ΔH-TΔS越小,越有利于自發(fā)進(jìn)行,所以選用1273K最好。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測變式訓(xùn)練2灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿;而白錫結(jié)構(gòu)堅固,可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制造的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放,它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用(已知在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)的焓變和熵變分別為:ΔH=-2180.9J·mol-1,ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)(

)A.會變 B.不會變C.不能確定 D.升高溫度才會變答案:A

解析:在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡狀態(tài)。因此,在0℃、100kPa條件下,白錫會不會變?yōu)榛义a的問題就轉(zhuǎn)化為求算反應(yīng)白錫→灰錫的ΔH-TΔS的問題,根據(jù)題意ΔH-TΔS=-2180.9J·mol-1-273K×(-6.61J·mol-1·K-1)=-376.37J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測1.以下說法中正確的是(

)A.ΔH<0的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)B.ΔS為負(fù)值的反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行C.冰在室溫下自動融化成水,是熵增的重要結(jié)果D.高錳酸鉀加熱分解是一個熵減小的過程答案:C解析:A項,ΔH<0(放熱)的反應(yīng)有的是非自發(fā)反應(yīng),如合成氨;B項,ΔS為負(fù)值(熵減小)的反應(yīng)有的也能自發(fā)進(jìn)行,如NH3+HCl===NH4Cl;C項、D項都是體系無序程度增大的過程,都屬于熵增加的過程。探究一探究二素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測2.下列有關(guān)說法不正確的是(

)A.一定溫度下,反應(yīng)MgCl2(l)===Mg(l)+Cl2(g)

ΔH>0

ΔS>0B.鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比受損前更容易生銹C.反應(yīng)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說明該反應(yīng)的ΔH<0D.鉛蓄電池放電時的負(fù)極和充電時的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)答案:C

解析:分解反應(yīng)一般為吸熱、熵增的反應(yīng),A選項正確;銅和鐵能形成原電池,Fe作為負(fù)極,B選項正確;CaCO3分解反應(yīng)氣體分子數(shù)增大,為熵增的反應(yīng)ΔS>0,由反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行可知ΔH-TΔS>0,所以ΔH>