1、鲁科版 选修4 第1节 化学反应进行的方向 第二章 化学反应的方向、限度与速率 1了解自发过程和化学反应的自发性。2通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。3初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。(难点)学习目标 自发过程自发反应含义 在一定条件下，_就能自发进行的过程在给定的条件下，可以_进行到显著程度的化学反应特征 具有_，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定_举例 高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如 H2 燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为
2、 H2 和 O2不需借助外力自发方向性不能自发进行一、自 发 过 程 和 自 发 反 应 自发过程与自发反应的比较 1自发过程的逆方向，相同条件下_。2体系趋向于从_状态转变为_状态。3体系趋向于从_体系转变为_体系。不自发进行低能有序无序高能自发过程的规律 已知：2H2O2=点燃 2H2O2NH4ClBa(OH2)8H2O=BaCl22NH310H2O 均为自发反应。问题思考：(1)自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？【提示】不是。如 H2 和 O2 反应需要点燃。思考交流(2)自发反应就是物质能量降低的过程吗？【提示】不是。如 NH4Cl 和 Ba(OH)28H2O 反应属于吸热反应，反
3、应后生成物能量升高。(3)自发反应与其逆过程互为可逆反应吗？【提示】不一定。可逆反应的正、逆过程均为自发反应，非可逆反应的正、逆过程不属于可逆反应。认知升华1并不是自发反应一定能发生，非自发反应一定不能发生。自发反应和非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。例如：碳的燃烧是一个自发反应，但需要借助外界条件“点燃”，反应才能发生。由食盐水生成 H2、Cl2 和 NaOH 为非自发反应，在电解的条件下可以发生。2自发过程与非自发过程，自发反应与非自发反应的关系(1)一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。(2)自发反应和非自发反应是可能相
4、互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如 2NO(g)O2(g)=2NO2(g)是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。(3)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生以及过程发生的速率，如涂有防锈漆和未涂有防锈漆的铜制品器件，它们发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。1下列过程是非自发的是()A水由高处向低处流 B煤炭的燃烧C铁在潮湿空气中生锈D室温下水结成冰【解析】自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。【答案】D【练习】2下列过程是自发进行的吸热反应的
5、是()ANaOH 与 HCl 反应BCO 与 O2 点燃C消石灰与氯化铵晶体的反应DSO3 与 H2O 反应【解析】四项反应均为自发反应，而 A、B、D 三项均为放热反应。【答案】C3过程的自发性的作用是()A判断过程的方向B确定过程是否一定会发生C判断过程发生的速率D判断过程的热效应【解析】大量事实告诉我们，过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率，所以 A 正确，B、C 错误。放热反应常常能自发进行，但有些吸热反应也能自发进行，D 错误。【答案】A4下列关于自发过程的叙述中，正确的是()A只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B需要加热才能
6、够进行的过程肯定不是自发过程C同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程【解析】A 项，自发过程可能需要在一定条件下自发进行，如木炭的燃烧；B 项，FeS=FeS 是需要加热的自发过程，故 B 错；D 项，CaCO3=高温 CaOCO2属于在高温下进行的非自发过程，故 D 错。【答案】C1概念：体系总是趋向于从_状态转化为_状态(这时体系往往会对外做功或释放能量)，该判据又称能量判据。2应用：由焓判据知，放热过程(H0，表示体系的混乱度_。SS(l)S(s)增大减小熵判据 3熵判据(1)大多数自发反应有向体系混乱度_的方向进行的趋向，导致体系
7、的熵_。(2)局限性少数熵减小的反应，在一定条件下也可以自发进行，如10 的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程(但它是放热的)；2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 J/(molK)，该反应是熵减过程，但在高温时能自发进行。增大增大1表达式：GHTS。2规律当 H_0，S_0 时，反应自发进行；当 H_0，S_0 时，反应不能自发进行；当 H0，S0 或 H0，S0 时，反应能否自发进行与温度有关。三、复合判据 以下过程均为自发反应或自发过程：甲烷燃烧：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3 kJ/mol氢气和氧气反应：2H2(
8、g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol钠与水反应：2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)H368 kJ/mol硝酸铵溶于水要吸热。冰融化要吸热。两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。问题思考：(1)对于自发反应，从能量角度分析它们为什么可以自发？【提示】反应的 H 均小于 0，根据焓判据可知该反应为自发反应。(2)对于自发过程，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？【提示】自发过程与焓无关，但是根据熵判据，它们属于自发过程。(3)合成氨反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJ/mol，S198
9、.2 J/(molK)。根据焓判据分析 298 K 下该反应是否能自发进行？熵判据呢？【提示】合成氨反应根据焓判据可知该反应能自发进行，但是根据熵判据可知该反应不能自发进行。所以，判断一个反应是否能自发进行，应用综合判据 GHTS 来分析。认知升华1焓判据：放热过程中体系能量降低，H0)的方向转变的倾向。3复合判据(1)判据(2)温度对反应方向的影响1下列自发反应可用焓判据来解释的是()A2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/molB(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/molC2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ
10、/molDCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJ/mol题组1 焓变与反应方向【解析】从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。【答案】C2已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H395.4 kJmol1关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是()A石墨转化成金刚石是自发的过程B金刚石转化成石墨是自发的过程C石墨比金刚石能量高D金刚石比石墨稳定【解析】由得 C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJ/mo
11、l，根据焓判据，则说明金刚石变成石墨是自发的，B 正确；H0，说明石墨变成金刚石需吸收能量，则说明金刚石比石墨能量高，不稳定。【答案】B3下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是()A化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的熵变直接决定了反应的方向C熵值增大的反应都是混乱度增大的反应D能自发进行的反应熵值都增大题组2 熵变与反应方向【解析】A 项，化学反应有利于向熵增方向自发进行，故 A 错；B 项，熵变不是判断化学反应方向的唯一判据，故 B 错；D 项，能自发进行的反应也有熵减的反应，如 NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)，故 D 错。【答案】C4碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就自发
12、地分解产生氨气，下列说法正确的是()A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增加B碳酸铵分解是因为外界给予了能量C碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分解【解析】碳酸铵分解是吸热反应，因此不能用焓判据来解释反应的自发性，其反应能够自发进行，是因为体系中氨气的生成使熵增大。【答案】A5下列反应中，在高温下不能自发进行的是()ACO(g)=C(s)12O2(g)B2NO2(g)=2NO(g)O2(g)C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)DMgCO3(s)=MgO(s)CO2(g)题组3 复合判据与反应方向【解析】根据 GHTS0 时
13、，不反应不能自发进行，即对于熵减(S0)在任何温度下均不能自发进行。A 项，H0，S0 的反应，故不选。【答案】A6一定条件下发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为 kJmol1)的变化：关于该反应的下列说法中，正确的是()AH0，S0 BH0，S0CH0，S0DH0【解析】根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，H0 该反应发生后气体的物质的量减小，S0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应 H0、S0，所以根据 HTS 可知在温度较高的时候，可能小于 0。(3)根据 HTSH/S1 111.6 K。【答案】(1)不能(2)能(3)1 111.6K