化学反应进行的方向-导学案

第4节化学反应的方向导学案

[学习目标定位]

知道自发过程和自发反应的主要特点，知道焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。

1.根据是否有外力作用，过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下，借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：

(1)下列现象的发生，你认为是自发过程的是( )

A.水由高处往低处流

B.气温升高冰雪融化

C.室温下，水自动结成冰

D.生锈的铁变光亮

(2)自发过程具有的特点

①体系趋向于从状态转变为状态(体系对外部做功或者热量)。

②在密闭条件下，体系有从自发转变为的倾向。

2.有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是，属于放热反是。

3.自发过程和自发反应

自发过程自发反应

含义在温度和压强一定的条件下，

就能自发进行的过程

在给定的一组条件下，可以进行到

显著程度的化学反应

特征具有，即反应的某个方向在一定条件下

是自发的，而其逆方向在该条件下是肯定

的

举例高山流水，自由落体运动钢铁生锈

应用(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池

(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2

探究点一化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系

1.化学反应进行的方向与焓变的关系

(1)根据下图，回答有关问题。

①图1表示的反应能量，为热反应，体系能量由

到，趋向，该过程一般自发进行。

②图2表示的反应能量，为热反应，体系能量由到

，趋向，根据自发过程的特点，该反应一般自发进行。

(2)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系：

①NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)，酸碱中和反应是热反应，ΔH 0，常温下

自发进行。

②2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是热反应，ΔH 0，常温下自发进行。

③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4

(aq)＋H2O(l) ΔH>0，该反应在常温下自发进行。

④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0，该反应在常温下

自发进行，但在较高温度下自发进行。

(3)自发反应与焓变的关系

多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是

与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

2.化学反应进行的方向与熵变的关系

(1)熵的概念

自发过程的体系趋向于由转变为，体系的混乱度。体系的混乱度常用熵来

描述，熵的概念是表示体系的程度的物理量，其符号为S。熵值越大，

体系的越大。

(2)影响熵大小的因素

①同一条件下，不同的物质熵值。

②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g) S(l) S(s)。

(3)熵判据

在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵，这个原理叫做。在用

来判断反应进行的方向时，就称为熵判据。

①当ΔS>0时，反应为反应，在一定条件下自发进行。

②当ΔS<0时，反应为反应，在一定条件下自发进行。

(4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s) ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1，该反应为熵

减小的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行，说明“熵判据”也具有一定的局限性。[归纳总结]

从能量角度(即焓变)看，化学反应有趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反

应呈现最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，ΔH与ΔS倾向有时会出现矛盾，因此，

在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。

[活学活用]

1.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是

( )

A.化学反应的焓变与其反应的方向无关

B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行

D.焓变为负值的反应都能自发进行

2.汽车尾气(含烃类、CO 、NO 与SO 2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO 与CO 反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N 2(g)＋2CO 2(g)。由此可知，下列说法中正确的是 ( ) A.该反应是熵增大的反应

B.该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂

C.该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率

D.该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应 探究点二 焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向

(1)由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵值增加有利于反应的自发进行。很多情况下用不同的判据判定同一个反应时，可能会出现相反的判断结果。

(2)复合判据是ΔH －T ΔS 。即综合考虑焓变和熵变对体系的影响，判断反应进行的方向。 (3)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH －T ΔS <0的方向进行，直至达到平衡状态。ΔH －T ΔS <0 反应能自发进行 ΔH －T ΔS ＝0 反应达到平衡状态 ΔH －T ΔS >0 反应不能自发进行

2.判断下列反应在常温常压下能自发进行的是________。 (1)2KClO 3(s)===2KCl(s)＋3O 2(g)

ΔH ＝－78.03 kJ·mol －1

ΔS ＝494.4 J·mol －1

·K －1

(2)CO(g)===C(s ，石墨)＋1

2O 2(g)

ΔH ＝110.5 kJ·mol －1 ΔS ＝－89.36 J·mol －1·K －1

(3)4Fe(OH)2(s)＋2H 2O(l)＋O 2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH ＝－444.3 kJ·mol －1

ΔS ＝－280.1 J·mol －1

·K －1

(4)CaCO 3(s)===CaO(s)＋CO 2(g)

ΔH ＝178.2 kJ·mol －1

ΔS ＝169.6 J·mol －1

·K －1

[归纳总结]

1.复合判据判断反应方向的有关规律

(1)若ΔH <0，ΔS >0，则反应一定能自发进行。 (2)若ΔH >0，ΔS <0，则反应一定不能自发进行。

(3)当ΔH >0，ΔS >0或ΔH <0，ΔS <0时，反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。