化学反应的方向

化学反应的方向

第1节化学反应的方向学习目标 1．理解熵及熵变的意义 2．能用焓变和熵变说明化学反应进行的方向。知识梳理 1．焓变

¬______(是，不是)决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．熵，符号为____，单位______，是描述_____________的物理量，熵值越大，___________。在同一条件下，不同的物质熵值______，同一物质

S(g)___S(l) ____ S(s) (＜,＞,＝)。 3．熵变为

___________________________，用符号_______表示。产生气体的反应，气体的物质的量增大的反应，为熵值______(增大，减小，不变)的反应，熵变为______(正，负)值。 4．在___________一定的条件下，化学反应的方向是____________共同影响的结果，反应方向的判据为_______________。当其值：大于零时，反应________________ 小于零时，反应_______________ 等于零时，反应________________ 即在__________一定的条件下，反应_____(放热，吸热)和熵

______(增大，减小，不变)都有利于反应自发进行。 5．恒压下温度对反应自发性的影响种类ΔH ΔS ΔH―TΔS 反应的自发性例

1 ― + 2H2O2(g)→2H2O(g)+O2(g)

2 + ― 2CO(g)→2C(s)+O2(g)

3 + + 在低温在高温CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)

4 ― ― 在低温在高温HCl(g)+NH3(g)→NH4Cl(s)

当ΔH，ΔS符号相同时，反应方向与温度T______(有关，无关) 当ΔH，ΔS符号相反时，反应方向与温度T______(有关，无关) 学习导航 1．方法导引（1）通过计算或分析能确定ΔH �CTΔS的符号，进而确定反应自发进行的方向是本节的重点。（2）熵是体系微观粒子混乱程度的量度。体系混乱度越大，其熵值越大。一般情况下气态物质的熵大于液态物质的熵，液态物质的熵大于固态物质的熵；相同物态的不同物质，摩尔质量越大，或结构越复杂，熵值越大。（3）对某化学反应，其熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。在化学反应过程中，如果从固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；如果从少数的气态物质生成多数的气态物质，体系的混乱度也变大。这时体系的熵值将增加。根据这些现象可以判断出过程的ΔS＞0。（4）利用ΔH -TΔS 的符号可判断恒温恒压条件下反应

的方向：ΔH -TΔS＜0时，反应自发进行；ΔH �CTΔS = 0时，反应达到平衡状态；ΔH�CTΔS＞0反应不能自发进行。当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用，可以估算反应发生逆转的温度（正为转向温度）：T(转)= 。化学反应体系的焓变减少（ΔH＜0）和熵变增加（ΔS＞0）都有利于反应正向进行。※（5）在一定温度范围内，反应或过程的ΔH（T）≈ΔH（298K）, ΔS（T）≈ΔS（298K）,式中温度T既可以是298K，也可以不是298K，这是由于当温度在一定范围改变时，反应的ΔH =ΔfH(反应产

物)�CΔfH(反应物)。尽管反应物与生成物的ΔfH，S均相应改变，但它们相加减的最终结果仍基本保持不变。 2．例题解析例1．分析下列反应自发进行的温度条件。（1）2N2(g) + O2(g) → 2 N2O(g)；ΔH = 163 kJ. mol―1 （2）Ag (s) + Cl2( g ) → AgCl ( s)；ΔH = - 127 kJ. mol―1 （3）HgO(s)→ Hg ( l ) + O2( g )；ΔH = 91 kJ. mol―1 （4）H2O2( l ) → O2( g ) + H2O( l ) ；ΔH = - 98 kJ. mol―1 解析：反应自发进行的前提是反应的ΔH-TΔS＜0，与温度有关，反应温度的变化可能使ΔH-TΔS符号发生变化。（1）ΔH ＞0，ΔS＜0，在任何温度下，ΔH-TΔS＞0，反应都不能自发进行。（2）ΔH ＜0，ΔS＜0，在较低温度时，ΔH-TΔS＜0，即反应温度不能过高。（3）ΔH ＞0，ΔS＞0，若使反应自发进行，即ΔH-TΔS ＜0，必须提高温度，即反应只有较高温度时自发进行。（4）ΔH ＜0，ΔS＞0，在任何温度时，ΔH-TΔS＜0，即在任何温度下反应均能自发进行。例2．通常采用的制高纯镍的方法是将粗镍在323K与CO 反应，生成的Ni(CO)4经提纯后在约473K分

解得到高纯镍。Ni( s ) + 4CO(g) Ni(CO)4 ( l ) 已知反应的ΔH = -161 kJ. mol―1

ΔS = -420 J. mol―1. K―1。试分析该方法提纯镍的合理性。分析：根据ΔH-TΔS = 0时，反应达到平衡，则反应的转折温度为： T = 当T＜383K时，ΔH-TΔS＜0，反应正向自发进行；当T＞383K时，ΔH-TΔS＞0，反应逆向自发进行。粗镍在323K与CO反应能生成Ni(CO)4，Ni(CO)4为液态，很容易与反应物分离。Ni(CO)4在473K 分解可得到高纯镍。因此，上述制高纯镍的方法是合理的。