1、-1-第二单元 化学反应的方向和限度-2-第1课时 化学反应的方向-3-第1课时 化学反应的方向 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 情境导入课程目标有序排列的火柴散落时成为无序排列有趋向于最大混乱度的倾向 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,能用焓变和熵变说明化学反应的方向。-4-第1课时 化学反应的方向 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG L
2、IANXI随堂练习 一 二 一、化学反应的方向1.自发过程:在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。2.自发反应:在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。自主思考 1.如果某反应具有自发性,该反应就一定会发生吗?提示:反应的自发性只能用于判断反应发生的方向,不能确定反应是否一定会发生和反应发生的快慢。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件,其发生腐蚀过程的自发性是相同的,但只有后者可以实现。-5-第1课时 化学反应的方向 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 二、判断化学反应方向的依据1.反应
3、焓变与反应方向的关系 编号热化学方程式反应放热或吸热能否自发进行NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-57.3 kJmol-1放热能4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)H=-444.3 kJmol-1放热能NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=37.30 kJmol-1吸热能CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H(298 K)=178.2 kJmol-1H(1 200 K)=176.5 kJmol-1吸热常温不能,高温能-6-第1课时 化学反应的方向 JICH
4、U ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 结论:放热反应过程中体系能量降低,许多自发反应趋向于从高能量状态转变为低能量状态(这时体系会对外部做功或释放热量),这一经验就是能量判据。能量判据又称焓判据,即 HS(l)S(s)。(2)熵变定义:反应产物总熵与反应物总熵之差,符号为 S。计算式:S=S(反应产物)-S(反应物)。-8-第1课时 化学反应的方向 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 自主思考 3.对于有气体参与的
5、化学反应,其熵变与反应前后气态物质的物质的量有何关系?提示:对于有气体参与的化学反应,气态物质的物质的量增大的化学反应,其熵变通常是正值,是熵增大的反应;反之,气态物质的物质的量减小的化学反应通常是负值,是熵减小的反应。-9-第1课时 化学反应的方向 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二(3)反应的熵变与反应方向的关系 编号反应熵变增大或减小2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)S=57.2 Jmol-1K-1增大NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)CO2(g)+CH3COONH4(aq
6、)+H2O(l)S=184.0 Jmol-1K-1增大-10-第1课时 化学反应的方向 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 续表 编号反应熵变增大或减小CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)S=169.6 Jmol-1K-1增大C(s,石墨)+H2O(g)CO(g)+H2(g)S=133.8 Jmol-1K-1增大2Al(s)+Fe2O3(s)Al2O3(s)+2Fe(s)S=-39.4 Jmol-1K-1减小结论:熵变不是决定反应能否自发进行的唯一因素。-11-第1课时 化学反应的方向 JIC
7、HU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 3.焓变和熵变对反应方向的共同影响研究表明,在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果。若 H0,反应一定能自发进行,若 H0,S0,S0,反应能否自发进行与反应的温度有关。若 H0,S0)。3.如何来判断化学反应的方向?提示:从能量最低原理、熵增原理、温度影响等方面研究。-16-第1课时 化学反应的方向 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究 名师精讲
8、 1.化学反应的方向与能量的关系(1)多数自发进行的化学反应是放热反应。例如:在常温、常压下,氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的,反应放热:4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)H(298 K)=-444.3 kJmol-1(2)有不少吸热反应也能自发进行。例如:NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H(298 K)=+37.30 kJmol-1;氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应等。(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下能自发进行,如碳酸钙受热分解。因此,反应焓变是与反应能否自
9、发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。-17-第1课时 化学反应的方向 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究 2.反应熵变与反应方向的关系(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应,气体物质的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,为熵增反应。例如:2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)(2)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行。如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)(3)有些熵值减小的过程在一定条件下也可以自发进行,如:-10 的液态水
10、会自动结冰成为固态,这是熵减的过程;铝热反应在一定条件下可以自发进行,这是熵减的反应。因此反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一因素。-18-第1课时 化学反应的方向 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究 3.焓变和熵变对反应方向的共同影响焓变和熵变都与反应自发性有关,又都不能独立地作为反应自发性的判据,要判断反应进行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变。可以利用自由能的变化进行判断,即 G=H-TS。(1)G0 反应自发进行。若 H0,反应一定能自发进行。若 H0,S0,S0,高温
11、下可自发进行。(2)G0,反应不能自发进行。(3)G=0,反应处于平衡状态。-19-第1课时 化学反应的方向 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究【例题】下列反应中,在高温下不能自发进行的是()A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)C.MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g)D.CO(g)C(s)+12O2(g)解析:根据题意,A、B、C 中的三个反应虽然是吸热反应,但均是熵增加的过程,在高温下可能自发进行。而 D 中的反应是一个熵
12、减小的吸热反应,高温时 H-TS0,故不能自发进行。答案:D-20-第1课时 化学反应的方向 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究 易错警示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。例如金刚石有向石墨转化的倾向,但是能否发生、什么时候发生、多长时间才能完成,这便不是能量判据和熵判据能解决的问题了。-21-第1课时 化学反应的方向 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究 变式训练
13、已知:(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9 kJmol-1,下列说法中正确的是()A.该反应中熵变、焓变皆大于 0B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行D.能自发进行的反应一定是放热反应,不能自发进行的反应一定是吸热反应解析:该反应 H0,S0,高温下能自发进行;S0 的反应不一定能自发进行;反应放热有利于反应自发进行,但能自发进行的反应不一定是放热反应,不能自发进行的反应也不一定是吸热反应。答案:A-22-第1课时 化学反应的方向 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JIC
14、HU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 123451.下列过程是非自发的是()A.水由高处向低处流B.天然气的燃烧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;天然气的燃烧;铁在潮湿空气中的生锈;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-23-第1课时 化学反应的方向 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 123452.下列说法正确的是()A.放热反应一定是自发进行的反应B.吸热反应一定是非自发进行的C.自发进行的反应一定容易发生D.
15、有些吸热反应也能自发进行解析:放热且熵减的反应在高温下不能自发进行,A 错。碳酸钙的分解虽然是吸热反应,但在高温下能自发进行,B 错。自发进行的反应,其反应速率不一定大,C 错。答案:D-24-第1课时 化学反应的方向 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 123453.下列说法不正确的是()A.体系有序性越高,熵值就越低B.自发过程可能导致体系的熵增大C.吸热反应不可以自发进行D.同种物质气态时熵值最大解析:反应的焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素,有些熵增的吸热反应也可以自发进行。答案:C-25-第1
16、课时 化学反应的方向 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 123454.下列关于化学反应的自发性叙述中,正确的是()A.焓变小于 0,而熵变大于 0 的反应肯定是自发的B.焓变和熵变都小于 0 的反应肯定是自发的C.焓变和熵变都大于 0 的反应肯定是自发的D.焓变大于 0,而熵变小于 0 的反应肯定是自发的解析:运用 H-TS 的正负来判断。答案:A-26-第1课时 化学反应的方向 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 1
17、23455.节能减排是指节约物质资源和能量资源,减少废弃物和环境有害物(包括三废和噪声等)排放。(1)实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将 CO2 转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用 CO2 来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:-27-第1课时 化学反应的方向 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 12345CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),下图表示该反应过程中能量(单位为kJmol-1)的变化;关于该反应的下列说法中,正确的是 (填字母)。A.H0,S0B
18、.H0,S0C.H0,S0D.H0-28-第1课时 化学反应的方向 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 12345(2)将煤加工成水煤气可降低污染并能提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气,化学方程式为 C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)H=+131.3 kJmol-1,S=+133.7 Jmol-1K-1该反应在常温下能否自发进行?(填“能”或“不能”)解析:(1)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少,S0,所以常温下不能自发进行。答案:(1)C(2)不能
