2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 第1課時 化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)W案 蘇教版選修4.doc

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第1課時　化學(xué)反應(yīng)的方向 學(xué)習(xí)目標：1.了解自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)的含義。2.通過“有序”和“無序”的對比，了解熵和熵變的意義。3.初步了解焓變和熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響，能用焓變和熵變解釋化學(xué)反應(yīng)的方向。 [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 一、化學(xué)反應(yīng)的方向 1．化學(xué)反應(yīng)的特點 化學(xué)反應(yīng)具有方向性。許多化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)能自動進行，而其逆反應(yīng)無法自動進行。 2．自發(fā)反應(yīng) 在一定溫度和壓強下，無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng)。 微點撥：(1)非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能夠進行。 (2)自發(fā)反應(yīng)只說明了反應(yīng)的方向性，不能說明反應(yīng)實際是否發(fā)生，也不能說明反應(yīng)的快慢。 二、判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù) 1．自發(fā)過程的特點 (1)能量角度：體系有由能量較高狀態(tài)轉(zhuǎn)化為能量較低狀態(tài)的傾向。 (2)混亂度角度：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．化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性與反應(yīng)焓變的關(guān)系 (1)放熱反應(yīng)：絕大多數(shù)都能自發(fā)進行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應(yīng)越完全。 (2)吸熱反應(yīng)：有些也能自發(fā)進行。 (3)結(jié)論：反應(yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。 3．化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性與熵變的關(guān)系 (1)熵 熵是衡量一個體系混亂度的物理量，即表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)程度的物理量?；靵y度越大，體系越無序，體系的熵就越大。熵的符號為S。 (2)物質(zhì)熵大小的判斷 物質(zhì)的存在狀態(tài)：對于同一物質(zhì)，等物質(zhì)的量的該物質(zhì)其熵值大小與物質(zhì)的存在狀態(tài)有關(guān)，氣態(tài)時熵值最大，固態(tài)時熵值最小，而液態(tài)時介于二者之間，物質(zhì)的狀態(tài)與熵大小的關(guān)系：S(g)>S(l)>S(s)。 (3)熵變與反應(yīng)方向 ①含義：大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向，導(dǎo)致體系的熵增大。 ②規(guī)律：大多數(shù)熵增加的反應(yīng)都能自發(fā)進行。 ③局限性：少數(shù)熵減少的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進行，如－10 ℃的液態(tài)水自動結(jié)冰、NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)。 ④結(jié)論：熵變是影響反應(yīng)自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。 4．焓變與熵變對化學(xué)反應(yīng)的共同影響 體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進行的傾向。判斷反應(yīng)的自發(fā)性必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變。在恒溫、恒壓時， (1)ΔH<0，ΔS>0，則反應(yīng)一定能自發(fā)進行； (2)ΔH>0，ΔS<0，則反應(yīng)一定不能自發(fā)進行； (3)ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反應(yīng)可能自發(fā)進行，也可能不自發(fā)進行，與反應(yīng)的溫度有關(guān)。 [基礎(chǔ)自測] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)凡是焓變小于零的反應(yīng)都能自發(fā)進行。(　　) (2)反應(yīng)能否自發(fā)進行需綜合考慮焓變和熵變對反應(yīng)的影響。(　　) (3)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)是一個熵減小的過程。(　　) (4)一定條件下能正向自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)，其逆向必定不能自發(fā)進行。(　　) 【答案】　(1)　(2)√　(3)　(4)√ 2．下列過程是非自發(fā)的是(　　) A．水由高處向低處流 B．煤炭的燃燒 C．鐵在潮濕空氣中生銹 D．室溫下水結(jié)成冰 D　[自然界中水由高處向低處流、煤炭的燃燒、鐵在潮濕空氣中生銹、室溫下冰的融化，都是自發(fā)過程，其逆向都是非自發(fā)的。] 3．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的敘述正確的是(　　) A．ΔH>0的化學(xué)反應(yīng)一定不能自發(fā)進行 B．反應(yīng)2NO2(g)―→N2O4(l)的熵(體系混亂度)增大(即ΔS>0) C．非自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都不能發(fā)生 D．熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng) D　[A選項反應(yīng)是否自發(fā)進行由ΔG＝ΔH－TΔS決定，ΔH>0的吸熱反應(yīng)有的也能自發(fā)進行，如碳酸氫銨的分解反應(yīng)；B選項對應(yīng)的反應(yīng)為熵減少的反應(yīng)；C選項非自發(fā)反應(yīng)在改變溫度的條件下使ΔG<0，則反應(yīng)就能自發(fā)進行。] [合 作 探 究攻 重 難] 判斷反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù) 體系的自由能變化(符號ΔG，單位kJmol－1)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的方向，表達式為ΔG＝ΔH－TΔS。在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向ΔG<0的方向進行。 (1)ΔH－TΔS<0　反應(yīng)能自發(fā)進行。 (2)ΔH－TΔS＝0　反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。 (3)ΔH－TΔS>0　反應(yīng)不能自發(fā)進行。 [思考交流] 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) 已知在298 K、100 kPa下，該反應(yīng)的ΔH＝－113.0 kJmol－1，ΔS＝－145.3 Jmol－1K－1。 1．思考這一反應(yīng)在室溫下能否自發(fā)進行？ 【提示】　能。室溫下該反應(yīng)的ΔH－TΔS＝(－113.0 kJmol－1)－298 K(－0.145 3 kJmol－1K－1)≈－69.7 kJmol－1，所以反應(yīng)能自發(fā)進行。 2．如果假定該反應(yīng)的ΔH隨溫度的變化忽略不計，那么該反應(yīng)能夠自發(fā)進行的最高溫度是多少？ 【提示】　要使反應(yīng)自發(fā)進行，ΔH－TΔS<0。代入數(shù)據(jù)T<≈777.7 K。 綜合判據(jù)的“四象限” [當(dāng) 堂 達 標固 雙 基] 題組1　化學(xué)反應(yīng)的方向 1．下列關(guān)于自發(fā)反應(yīng)的敘述正確的是(　　) A．自發(fā)反應(yīng)是無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng) B．在自然界中沒有任何條件的自發(fā)反應(yīng)是不存在的 C．在通常狀況下冰能自行融化，所以它是自發(fā)反應(yīng) D．所有能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是自發(fā)反應(yīng) B　[自發(fā)反應(yīng)是在一定條件下無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng)，如物質(zhì)的燃燒是自發(fā)反應(yīng)，但需要點燃的條件等，所以A項和D項錯誤、B項正確。自發(fā)反應(yīng)討論的是化學(xué)反應(yīng)，而自發(fā)過程也包括物理過程，冰融化屬自發(fā)過程，C項錯誤。] 2．下列說法正確的是(　　) A．非自發(fā)進行的反應(yīng)一定不能發(fā)生 B．自發(fā)進行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生 C．在一定條件下，非自發(fā)進行的反應(yīng)也能發(fā)生 D．吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進行 C　[本題考查的是自發(fā)過程的特點。自發(fā)進行只能說明反應(yīng)進行的方向，不能說明反應(yīng)發(fā)生的難易和快慢；由于熵增加的原因，有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。故選C。] 題組2　判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù) 3．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝74.9 kJmol－1，下列說法中正確的是(　　) A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此一定不能自發(fā)進行 B．該反應(yīng)中熵變、焓變皆大于0 C．碳酸鹽分解反應(yīng)中熵增加，因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定自發(fā) D．能自發(fā)進行的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)，不能自發(fā)進行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B　[(NH4)2CO3自發(fā)分解是因為體系生成氨氣使熵增大。吸熱反應(yīng)焓變大于零，熵增加反應(yīng)熵變大于零，則ΔH－TΔS不一定小于零，因此吸熱的熵增加反應(yīng)不一定不能自發(fā)進行。焓變不是決定反應(yīng)方向的唯一因素。能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng)，不能自發(fā)進行的反應(yīng)也不一定是吸熱反應(yīng)。] 4．指出下列反應(yīng)或過程的ΔS的正、負號，并判斷常溫時，反應(yīng)能否自發(fā)進行。 【導(dǎo)學(xué)號：73702111】 (1)2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)ΔS________0，________自發(fā)進行。 (2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，ΔS________0，________自發(fā)進行。 (3)－10 ℃的水結(jié)冰，ΔS__________0，__________自發(fā)進行。 【解析】　(1)反應(yīng)為ΔS>0的反應(yīng)，能自發(fā)進行。 (2)反應(yīng)的ΔS>0，但常溫下不能自發(fā)進行，高溫時能自發(fā)進行。 (3)過程ΔS<0，但卻能自發(fā)進行。 【答案】　(1)>　能　(2)>　不能　(3)<　能