教材图解(思维导图+微试题)人教版化学选修4 2-4化学反应进行的方向.doc
高中化学人教版选修四 2-4 化学反应进行的方向 课件(21张)
化学反应进行的方向
4、化学反应进行的方向
化学反应原理的重要组成部分∶ 反应的快慢程度 化学反应原理 化学反应的限度 反应进行的方向
如何判断反应能否发生？需要我们去解决。 化学反应进行的方向是一个复杂问题，如果反应已经 发生了，方向其实也已确定；但如果反应还没有发生， 我们则要通过互相关联的能量（△H）判据（力图使自 身能量趋于最低）和熵判据（由有序变为无序的现象） 进行判断。
A．某反应低温条件下能自发进行，那么高温 条件下也一定能自发进行
B．某反应高温条件下不能自发进行，那么低 温条件下也不能自发进行 C．反应方向是由焓变和熵变共同决定的，与 反应温度无关 D．温度有可能对反应的方向起决定性的作用
4、下列变化过程中，ΔS<0的是（ B） A．氯化钠溶于水中
B．NH3(g)和HCl(g)反应生成NH4Cl(s) C．干冰的升华 D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
帮助就能自动进行 的反应 化学反应中的自发过程 自身能量趋于最低、由有序变为无序
观察与思考？ （ P34 共同特点？ 共同特点：△ H ＜方程式） 0，即体系趋向于从高
能状态转变为低能状态
二、焓变与反应方向
能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状
态（△H 数的放热反应能自发
熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示 。 对于同一物质：S（g）﹥S（l）﹥S（s） 熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变.用△S表示 。
△S=S生成物总熵－S反应物总熵
反应的△S越大,越有利于反应自发进行
熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混 乱度增加（ △S＞0）。且△S越大，越有利于反应自发 进行。
高中化学 2.4《化学反应进行的方向》2 新人教版选修4
(3)Fe(OH)2：4Fe(OH)2 + O2(g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3 ; △H < 0
NH3 + HCl = NH4Cl △H < 0
3、吸热的自发过程 (1)室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自 发的吸热过程。
由此可见
运用能量判据主要依据反应焓变， 而焓变（△H）的确是一个与反应 能否自发进行的因素，但不是决定 反应能否自发进行的唯一因素。
同一种物质，其气态时会通过分子的扩散自 发形成均匀的混合物
硝酸铵溶于水要吸热，但它能自发向水中 扩散
火柴棒散落
墨水扩散
由有序变为无序
•为了解释这样一类与能量状态的高低无关 的过程的自发性，提出了在自然界还存在
（2）在与外界隔离的体系中，自发过程将导 致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理。该 原理是用来判断过程的方向的又一个因素，
又称为熵判据。
5、焓判据和熵判据的应用
1、由焓判据知∶放热过程（△H﹤0）常常是容易 自发进行；
2、由熵判据知∶若干熵增加（△S﹥0）的过程是自 发的；
-10℃的液态水能自动结冰成为固态、铝热反应是 熵减反应，它在一定条件下也可自发进行。因此熵 判据判断过程的方向也是不全面的
(3)非自发过程要想发生，则必须对它做功，如 利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解 生成氢气和氧气。
(4)在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时 体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用， 就可能出现相反的结果。如水泵可以把水从低水位 升至高水位；用高温可使石灰石分解。实现后者的 先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍 然是非自发性的。
高中人教版化学选修四课件：2-4 化学反应进行的方向
2．熵判据 (1)熵判据 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变大于零，这个原理叫做熵增原理。在用 来判断过程的方向时，就称为熵判据。 (2)熵判据的局限性 对于确定的化学反应，在一定条件下，具有确定的熵变。 ①许多熵增大的反应在常温、常压下可以自发进行。如产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反 应，其熵变通常都是正值，反应为熵增加反应。
(3)一定条件下水由气态变为液态是熵减小的过程。 (
(4)某反应在某一条件下正向能自发进行，则在该条件下其逆向必定不能自发进行。 (
提示： (1)× 焓变小于零有利于反应自发进行，但焓变小于零的反应不一定都能自发进行。 (2)× 反应条件是否需要加热与反应能否自发进行无关。 (3)√ 同一种物质的熵：气态>液态>固态。 (4)√ 反应的正向与逆向的焓变与熵变都互为相反数。
例
肼是强还原剂，与氧化剂反应时放出大量的热，如： N2H4(l)＋ 2H2O2(l)===N2(g)＋ 4H2O(g)'ΔH＝－
642.2 kJ· mol－1，因此肼可以作为火箭推进剂。根据该反应，你认为是否可以通过改变反应条件，由 N2 和水来 制取 N2H4，若能，请指出可能的反应条件________；若不能，请指出原因_______________________________ 1. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(3)熵判据 体系有自发地向混乱度 增加 (即 熵增 )的方向转变的倾向，因此可用 熵变 来判断反应进行的方向。 3．复合判据 综合考虑
高中化学选修4人教版2.4化学反应进行的方向用ppt
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)
△H = -444.3kJ·mol-1
△S = -280.1 J·mol-1·K-1
当堂巩固
1、下列反应中，在高温下不能自发进行的是（ D ） 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)＋1/2O2 (g)
3、碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其 说法中正确的是（ ）
A
A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B、其分解是因为外界给予了能量 C、其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解
当堂巩固
结论：
△H < 0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H < 0 焓变只是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一
因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
PART 3
熵判据
熵判据
交流讨论
固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠、蔗糖都能溶解于水， 他们的溶解过程与焓变有关吗？ 是什么因素决定他们的溶解过程能自发进行？
吸热
熵增
高温自发， 低温不自发
判断下列反应能否自发进行 2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)
△H = -78.03 kJ·mol-1
CO(g)==C(s，石墨)+1/2O2(g) △H =+110.5 kJ·mol-1
交流讨论
△S = +494.4 J·mol-1·K-1 △S = -89.36 J·mol-1·K-1
(人教版)高中化学选修四：思维导图、微试题全册精品导学案
第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化【思维导图】【微试题】1.（12全国卷I）已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( ) A．2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) △H = －4b KJ/molB．C2H2(g) + 5/2O2(g) == 2CO2(g) + H2O(l) △H = 2b KJ/molC．2C2H2(g) + 5O2(g) == 4CO2(g) + 2H2O(l) △H = －2b KJ/molD．2C2H2(g) + 5O2(g) == 4CO2(g) + 2H2O(l) △H = b KJ/mol【答案】C2.(2014年全国理综试题)已知(1)H2(g)+1/2O2(g) = H2O(g) △H1= a kJ·mol-1(2)2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H2= b kJ·mol-1(3)H2(g)+ 1/2O2(g) = H2O(l) △H3= c kJ·mol-1(4)2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) △H4= d kJ·mol-1下列关系式中正确的是( )A．a＜b＜c＜0 B.b＞d＞0 C.2a=b＜0 D.2c= d＞0 【答案】C3. (2012·大纲全国理综，9）反应A+B→C（ΔH<0）分两步进行：①A+B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0）。
下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（）【答案】D4.实验室用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液和下图所示装置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃盐酸NaOH溶液1 20.2 20.3 23.72 20.3 20.5 23.83 21.5 21.6 24.9试完成下列问题：(1)实验时用环形玻璃棒搅拌溶液的方法是_____________________________________，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃棒的理由是__________________________________。
高中化学选修4《化学反应原理》 第1章 化学反应与能量转化 思维导图
普通高中化学
（山东科学技术出版社）
化学反应原理（第1章化学反应与能量转化）
思维导图
史学强
2014年10月18日
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本资料利用思维导图整理高中化学《化学反应原理》第一章章中每一节基础知识，可以帮助大家增强记忆、改善思维、提高化学学习效率！
化学反应与能量转化
1-1化学反应的热效应
1-2电能转化为化学能——电解
1-3化学能转化为电能——电池。
(选修4)2-4化学反应进行的方向
高二化学教学案一、课标解读：1．了解熵的基本涵义，理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；2．能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
重点难点：化学反应的焓变与熵变对反应进行方向的影响。
二、复习巩固：1．对于可逆反应：A （g ）+ 2B （g） 2C （g ）△H ＞0，图中正确的是（ ）2．在容积固定的4L 密闭容器中，进行可逆反应：X（气）+2Y （气） 2Z（气）并达到平衡，在此过程中，以Y 的浓度改变表示的反应速率υ(正)、υ(逆)与时间t 的关系如右图，如图中阴影部分面积表示（ ）A ．X 的浓度的减少B ．Y 的物质的量的减少C ．Z 的浓度的增加D ．X 的物质的量的减少 3． 一真空密闭容器中盛有１molPCl 5,加热到200℃时发生反应PCl 5(g) PCl 3(g)＋Cl 2(g),反应达到平衡时,PCl 5所占体积百分数为M%。
若在同一温度和同一容器中,最初投入的是2molPCl 5,反应达平衡时,PCl 5所占体积百分数为N%,则M 和N 的正确关系是( )A ．M ＞NB ．M ＜NC ．M ＝ND ．无法比较4．可逆反应：2X+Y 2Z （g ），△H ＜0，气体的平均摩尔质量（M ）随温度变化如图所示，则下列说法正确的是（ ）A ．X 和Y 可能都是固体B ．X 和Y 一定都是气体C ．若Y 为固体，X 一定是气体D ．X 和Y 不可能都是气体 三、教学互动【思考与交流】汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO （g ）+ 2CO （g ）= N 2（g ）+ 2CO 2（g ），你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？A D CB K ）水由高处往低处流，自由落体，电流由电位高的地方向电位低的地方流，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化，……这些都是在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程——自发过程。
高中化学人教版选修四 2-4 化学反应进行的方向 课件(14张)2
（一）膨胀过程
设在定温下，一定量理想气 体在活塞筒中克服外压p外，经4 种不同途径，体积从V1膨胀到V2
p外
所作的功。
理想气体的等温膨胀： ∆T=0： ∆U=0, Q+W=0
（1）自由膨胀
→
∵ 体系向真空膨胀，p外＝0
∴ δW = - p外dV = 0
保持不变）
’)+
多次等外压膨胀 W = - [p’ (V
’
- V1)+ p’’(V
’’
– V
’)+
外压差距越小，膨胀次数越多，做的功也越多。
（4）可逆膨胀
P1
V1
P2
V2
p外 p内 dp
W P外dV
外压比内压小一个无穷小的值，相当于一杯水， 水不断蒸发，这样的膨胀过程是无限缓慢的，每一步都 接近于平衡态。
第二章 化学反应速率和化学平衡 （四）化学反应进行的方向
热力学第一定律
能量守恒与转换定律 能量之间数量的关系 一定条件下变化过程能否自动 发生，以及进行到什么程度
发生化学或物理变化过程中变化的方向和限度问题
4.1 自发变化
自然界的一切过程都是有方向性的
热量由高温物体传向低温物体
水自动地由高处向低处流动
可逆膨胀
抗恒外压膨胀 可逆膨胀
多次等外压膨胀
始终态相同，但途径不同， 所作的功也大不相同。可逆膨 胀，体系对环境作最大功。
电流自动地由高电势流向低电势
气体从高压向低压流动
自发变化：某种变化有自动发生的趋势，在给定 条件下无需借助外力就可以自动进行，这种变化称 为自发变化。
4.2 可逆过程和最大功
高中化学人教版选修四 2-4 化学反应进行的方向 课件(13张)
复 分 氧化 解 还原
一、能量判据（焓判据）
体系趋向于从高能状态转变为低能 状态（这时体系会对外做功或者释放热 量～△H ﹤0）。 能量判据（焓判据）：
放热反应过程中体系能量降低，因此 具有自发进行趋势。
自发反应一定要△H < O ？
NH HCO (s)+CH CO 4 3下，上述反应(△H 3 ＞ O) 在25℃， 101KPa 能自发进行。 OH(aq)=CO (g)+CH 2 3 结论: △H < O有利于反应自发进行，自发反 应不一定要△ H < O COONH (aq)+H O(l) 4 2 ,但不 焓变是反应能否自发进行的一个因素
【归纳小结】
1、自发过程：在一定条件下，不借助外 部力量就能自动进行的过程
2、自发反应：在给定的一组条件下，一 个反应可以自发地进行到显著程度，就 称为自发反应。
CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑ HCl+NaOH=NaCl+H2O Zn+H2SO4自发反应 在低温是非自发反应 在高温是自发反应
小结：
化学反应的方向
影响因素：
反应焓变
吸热
放热
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
共 同 影 响
反应熵变
熵增
熵减
导致混乱度增加的一些因素
1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。 2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应。 4. 生成气体的反应。 5. 升高温度。
二、熵判据： 体系有自发地向混乱度增加（即熵增） 方向转变的趋势。 混乱度增加意味着体系变 得更加无序。 体系的有序性越高，混乱度越低，熵 值越小。有序变无序—— 熵增的过程
高中化学人教版选修四 2-4 化学反应进行的方向 课件(27张)
为了解释这样一 类与能量状态的 高低无关的过程 的自发性，提出 了在自然界还存 在着另一种能够 推动体系变化的 因素
熵（混乱度）--- S： 在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序 的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。
1. 描述体系混乱度的物理量
2. 符号：S 单位：J•mol-1•K-1 3. 认识： （1）体系混乱度越大，熵值越大 （2）同一条件：不同物质的熵值不同 （3）体系中物质的量越大，熵值越大 （4）同一物质在不同状态时熵值大小： S(g) >> S(l) ＞ S(s) （5）熵是温度的函数，但反应熵变随温度变化不大
创 设 情 景 导 2NO(g)+2CO(g) 入
=
N2(g)+ 2CO2(g)
【板书】一、自发过程与自发反应
1.自发过程:在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过 程. 自发过程的特征：有明确的方向性，具有做功的本领。 要逆转必须借助外界做功。 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
……
【提问1】
从能量的角度和物质变化角度分析同学们提 到的这些过程自发过程有什么共同特点？
共同点：体系从高能状态向低能状态转化,
即放热反应， △H<0。
【提问2】
判断某一过程能否自发进行的依据是什么？
【板书】二、反应方向的焓（△H）判据 放热反应过程中体系能量降低,因此具有 自发进行的倾向。
【提问3 】
结合教材P36“科学视野” 理解思考
焓变
H＜ 0 H＞ 0 H＜ 0 H＞ 0
熵变
化学反应能否自发进行
S＞0 任何温度都自发进行 S＜ 0 S＜ 0 S＞ 0 不能自发进行 较低温度时自发进行 高温时自发进行
人教化学选修4第二章 第4节化学反应进行的方向(共22张PPT)
3. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=- 571.6kJ/mol
对于化学反应，有着从高能量 向低能量方向进行的趋势，也 就是通过放热实现的，那么焓 减小有利于反应自发
4.已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学 方程式为：
判断下列过程是否能自发进行：
1. 室温下 冰融化成水 2. 潮湿情况下 铁生锈 3. 点燃 情况下 甲烷和氧气燃烧
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。
判断下列化学反应是否有) = 2NaOH + H2 (g)
△H=- 368 kJ/mol
1、以下自发反应可用能量判据来解释
的是( ) A、硝酸铵自发地溶于水
D
B、2N2O5(g) = 4NO2(g)+O2(g)； △H=+56.7kJ/mol
C (NH4 )2CO3(s) =NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol
D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H=-571.6 kJ/mol
判断下列过程中熵的变化情况：
1、冰→液态水→水蒸气 2、氯化钠晶体溶于水
3、 2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) 4、 (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
2NH4Cl（S）+Ba(OH)2.8H2O(S)=BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)
△H= +57kJ/mol
2.判断下列反应能否自
2发K进Cl行O3(s) =2KCl(s)+3O2(g) △H = -78.03 kJ·mol-1 △S = 494.4 J·mol-1·K-1
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第二章化学反应速率和化学平衡
第四节化学反应进行的方向
【思维导图】
【微试题】
1.(2010·杭州第一次质量检测)下列说法中正确的是()
A．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应B．自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C．熵增加且放热的反应一定是自发反应
D．非自发反应在任何条件下都不能发生
【答案】C
2.对于反应：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3 kJ·mol－1，且熵减小，在常温常压下该反应能自发进行，对该反应的方向起决定作用的是( )
A．焓变B．温度C．压强D．熵变
【答案】A
3.高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝[c(CO)·c(H2O)]/[c(CO2)·c (H2)]，恒容时，温度升高，H2浓度减小,下列说法正确的是( )
A．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO＋H2O CO2＋H2
【答案】A
4.(2012·海南高考·15) 已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K= ，△H 0（填“<”“>”“=”)；
(2)830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率υ(A)=0.003 mol·L-1·s-1。
，则6s时c(A)= mol·L-1，C的物质的量为mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为；
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为(填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变
c．c(A)不随时间改变d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为。
【答案】(1)(C)(D)
(A)(B)⋅⋅c c c c < (2)0. 022 0.09 80% 80%
(3)c (4)2.5
【解析】(1)因反应中的物质都是气体，据平衡常数的定义可知其K=(C)(D)
(A)(B)⋅⋅c c c c ；由表中数
据可知，温度升高，K 值减小，故正反应为放热反应，ΔH<0。
(2)υ(A)=0.003 mol ·L -1·s -1 ，则A 减少的浓度Δc(A)=υ(A)·t=0.018 mol ·L -1，故剩余的A 的浓度为0.2mol/5L-0.018 mol ·L-1=0.022 mol ·L -1；A 减少的物质的量为0.018 mol ·L -1×5L=0.09mol ，根据方程式的计量数关系，生成的C 的物质的量也为0.09mol 。
设830℃达平衡时，转化的A 的浓度为x ，则： A(g) +
B(g)
C(g) + D(g)
起始浓度(mol ·L －
1) 0.04 0.16 0 0 转化浓度(mol ·L －
1) x x x x
平衡浓度(mol ·L －
1) 0.04－x 0.16－x x x
有：(0.04)(0.16)⋅-⋅-x x x x =1， 解得x =0.032，故A 的转化率α(A)＝-1
-1
0.032mol L 0.04mol L ⋅⋅×100%
＝80%；由于容器的体积是固定的，通入氩气后各组分的浓度不变，反应速率不改变，平衡不移动。
(3)由于该反应是气体分子数不变的反应，容器中压强、气体的密度都永远不变，故a 、b 错；c(A)随反应的进行要减小，故c 可以；不论是否达平衡，单位时间里生成C 和D 的物质的量永远相等，故d 错。
(4)反应“C(g)+D(g)
A(g)+B(g)”与“A(g)+B(g)
C(g)+D(g)”互为逆反应，平衡常数互为倒数关系，故1200℃时，
C(g)+D(g)
A(g)+B(g)的
K=1
0.4=2.5。