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1、2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教案
教學(xué)目標(biāo)
1.能用焓變和熵變說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)的方向。
知識(shí)梳理
科學(xué)家根據(jù)體系中存在著使體系總能量趨向于 ,也就是⊿H 0的趨勢(shì),也存在使體系由有序向無(wú)序轉(zhuǎn)化(⊿S 0)的自然現(xiàn)象,提出了焓判據(jù)和熵判據(jù)。
一.焓變與自發(fā)反應(yīng)的關(guān)系
焓變(ΔH)作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù):若ΔH<0,反應(yīng) 自發(fā)進(jìn)行;若ΔH>0,自發(fā)進(jìn)行,而 能自發(fā)進(jìn)行。
思考1:與下表對(duì)比,你找出的規(guī)律是否正確?
2、
化學(xué)反應(yīng)
反應(yīng)焓變(KJ/mol)
⊿S
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)
⊿H=-444.3
0
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
⊿H=+37.3
0
CaCO3(s)=CaO(S)+CO2(g
⊿H=+17
3、8.2
0
二.熵變與自發(fā)反應(yīng)的關(guān)系
熵指的是 ,用 表示。作為固液氣三態(tài)的熵值比較大小順序?yàn)? 。
思考2:為何物質(zhì)的溶解是自發(fā)過(guò)程?(請(qǐng)用熵變來(lái)解釋))
4、思考3:看你找出的規(guī)律是否正確?
化學(xué)反應(yīng)
⊿S(J﹒mol—1﹒K—1)
2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)
57.16
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
184
CaCO3(s)=CaO(S)+CO2(g)
169.6
C(s, 石墨)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)
133.8
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)
-39.35
結(jié)論:
5、
三.自發(fā)反應(yīng)的判斷依據(jù)
焓變(焓判據(jù))只能判斷 ,熵變(熵判據(jù))只能判斷 。
思考4:下表列入了反應(yīng)的自發(fā)性的一些情況。
反應(yīng)熱
熵值
所屬反應(yīng)的自發(fā)性
反應(yīng)舉例
放熱
放熱
吸熱
吸熱
增大
減小
增大
減小
任何溫度都自發(fā)進(jìn)行
較低溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行
高溫時(shí)
6、自發(fā)進(jìn)行
任何溫度都不能自發(fā)進(jìn)行
2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)
NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
結(jié)論:二者的復(fù)合判據(jù)才是自發(fā)反應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)。二者對(duì)反應(yīng)方向的影響存在著關(guān)系:⊿H—T⊿S<0 正反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行;
⊿H—T⊿S>0 逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
疑難點(diǎn)撥
但是,實(shí)踐表明:有些吸熱過(guò)程(△H >0)亦能自發(fā)進(jìn)行。例如,水的蒸發(fā),NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等都是吸熱過(guò)程,但在298K、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下均能自發(fā)進(jìn)行:
NH4Cl(s) = NH4+(aq) + Cl-(aq); △H (298 K
7、)= +14.7 kJ·mol-1
Ag2O(s) = 2Ag(s) + 1/2O2(g); △H (298 K)= +31.05 kJ·mol-1
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g); △H (298 K)= +178.32 kJ·mol-1
對(duì)于CaCO3的分解反應(yīng) 在298K、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下反應(yīng)是非自發(fā)的。但當(dāng)溫度升高到約1123K時(shí),CaCO3的分解反應(yīng)就變成自發(fā)過(guò)程,而此時(shí)反應(yīng)的焓變?nèi)越频扔?78.32kJ·mol-1,(溫度對(duì)焓變影響甚小)。由此可見(jiàn),把焓變作為反應(yīng)自發(fā)性的普遍判據(jù)是不準(zhǔn)確、不全面的。因?yàn)槌朔磻?yīng)焓變以外,體系混亂度的增加和溫度的改變,也
8、是許多化學(xué)和物理過(guò)程自發(fā)進(jìn)行的影響因素。
二、如何利用“△H-T△S”判斷化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性
我們知道反應(yīng)的自發(fā)性不僅與焓變和熵變有關(guān),而且還與溫度條件有關(guān)。
化學(xué)反應(yīng)的方向是焓變和熵變共同影響的結(jié)果,判斷依據(jù)為△H-T△S,即依據(jù)
△H-T△S的值的大小判斷。△H-T△S又稱自由能,符號(hào)△G,△G=△H-T△S,在等溫等壓下,自由能變化(△G)的正負(fù)決定著化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和程度。而△G又與△H、△S及T密切相關(guān)。關(guān)系如下:
知能訓(xùn)練
1. (2004年連云港模擬題)2003年10月15日,我國(guó)“神舟”五號(hào)載人飛船成功發(fā)射。航天飛船是用鋁粉與高氯酸銨的混合物為固體燃料,點(diǎn)燃時(shí)鋁
9、粉氧化放熱引發(fā)高氯酸銨反應(yīng):2NH4ClO4 =N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑;ΔH<0。
下列對(duì)該反應(yīng)的敘述不正確的是
A.高氯酸銨的水溶液呈酸性
B.該反應(yīng)屬于分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、放熱反應(yīng)
C.該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量
D.反應(yīng)從能量變化上說(shuō),主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣?dòng)能
2.下列反應(yīng)中熵減少的是
A.食鹽晶體溶于水 B.氫氣在氧氣中燃燒生成液態(tài)水
C.碳酸氫銨分解 D.水蒸氣冷凝為水
3.閃電時(shí)空氣中的N2和O2會(huì)發(fā)生反應(yīng):N2(g)+O2(g) 2NO2(g),已知該反應(yīng)的△H =+
10、180.50 kJ·mol-1△S = 247.7J·mol-1·K-1 ,若不考慮溫度對(duì)該反應(yīng)焓變的影響,則下列說(shuō)法中正確的是
A.在1000℃時(shí),此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
B.在1000℃時(shí),此反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
C.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730℃
D.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度約為730K
6.((1)如果反應(yīng)物所具有的總能量大于生成物所具有的總能量,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物時(shí) 熱量,△H 0;
(2) 反之,如果反應(yīng)物所具有的總能量 生成物所具有的總能量,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物時(shí) 熱量,△H 0。
7.汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產(chǎn)生的一氧化碳,它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物。為了減輕大氣污染,人們提出以下反應(yīng)來(lái)治理汽車尾氣:2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 你能否判斷這一方案是否可行?理論依據(jù)是什么?(已知在298K,100kPa,該反應(yīng)△H =-113.0 kJ·mol-1,△S =-145.3 J·mol-1·K-1)