人教化学选修四省市级优质课2.4 化学反应进行的方向(1)

第4节化学反应进行的方向

考纲要求：能用焓变和熵变说明化学反应的方向

课标要求：1、了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；

2、能够用熵增原理判断化学反应进行的方向。

学习目标：1、了解熵的基本涵义及能量判椐和熵判椐的基本内容。

2、能利用能量判椐、熵判椐和复合判据对反应进行方向的判断。

重点、难点：能利用能量判椐、熵判椐和复合判据对反应进行方向的判断。

预习案：

1.复习第一章章引言和第一章第一节回答：

1）常见的放热反应有；

放热反应前后体系能量（升高或降低），焓变△H 0；

2）常见的吸热反应有；

反应前后体系能量（升高或降低），焓变△H 0；

2. 阅读教材第四节P34页第一自然段谈谈你认为为何要研究化学反应进行的方向？

3.依据教材P34页第二段下的反应方程式回答：

放热反应过程中体系能量，因此具有的倾向。科学家据此提出了用来判断反应进行的倾向；但是有些反应也是自发的，所以只根据来判断反应进行的方向是不全面的。

4. 阅读教材P35页第一自然段回答：

1）熵是衡量体系的物理量；符号，构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度，熵值；化学反应中存在着熵变，符号；体系的混乱度增大ΔS 0 ，体系的混乱度减小ΔS 0

2）体系有自发地向混乱度的方向（熵）的方向转变的倾向。

5. 自发过程：。

判断下列过程能否自发进行：

➢水从高处往低处流；水从低处往高流

➢电流从电位高的地方向电位低的地方流动；电流从电位低的地方向电位高的地方流动

➢室温下冰块自动融化；室温下水结成冰

6．阅读教材P35页第二、三自然段回答：

1）和都与反应的自发性有关，又都不能地作为反应是否自发的判断依据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的和；

2）在讨论过程的方向问题时，指的是没有时体系的性质；过程的自发性只能用于判断过程的，不能确定过程是否和。

新课案：

探究一：2H2+O2=H2O ，C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O正向具有发生反应的可能性，而其逆向，在常温常压下不借助外力无法进行。推出化学反应具有方向性。

自发反应：。

相同条件下其逆过程为

探究二：自然界中有很多现象都具有方向性，例如：水总是自发的从高处向低处流等。在一定温度和压强下，化学反应向着怎样的方向自发进行呢？

一、能量判据（焓判据）

⏹化学反应趋向于向着热（△H 0）方向自发进行。

⏹对于化学反应而言，绝大多数的______反应能自发进行。

放热反应过程中体系能量，因此具有的倾向。科学家据此提出了用来判断反应进行的倾向；但是有些反应也是自发的，所以只根据来判断反应进行的方向是不全面的。

结论：焓变（△H）是_____________________的一个因素，但不是唯一因素。

探究三

二、熵增原理（熵判据）

1）熵的定义：熵是衡量体系的物理量；符号，

构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度，熵值；

同一条件下，不同物质的熵；同一物质的不同聚集状态的熵的关系：

2）熵判据：△S= 体系的混乱度增大ΔS 0 ，体系的混乱度减小ΔS 0化学反应化学反应趋向于向有自发地向熵（ΔS 0 ）的方向自发进行。

但是有些熵减的过程也能，例如：，因为它是热的。因此只跟据熵变来判断反应进行的方向也是不全面的。

与都与反应的自发性有关，又都不能作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的和。

探究四

三、复合判据（吉布斯自由能）

正确判断一个化学反应是否能够自发进行，必须综合考虑反应的__________和_________。

恒温恒压时判断反应是否能够自发进行：

△G=△H－T△S（T=t+273）

当△ G_____0时，

当△ G_____0时，

3 －－

低温低温时反应进行

高温高温时反应进行

4 + +

低温低温时反应进行

高温高温时反应进行

例1、请用复合判据判断反应自发吗？

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ·mol-1 △S=+80.7J·mol-1·K-1

例2、请分析TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)△H=+161.9KJ·mol-1 △S=-38.4J·mol-1·K-1该反应在任何温度下都不能自发进行的原因。

例3、NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)△H=-176.9KJ·mol-1 △S=-284.3J·mol-1·K-1该反应的焓变与熵变对反应方向的影响是矛盾的，此时反应能否自发由什么因素决定？反应在什么温度下自发？例4.定量计算CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g ) △H=178.2kJ·mol-1△S=+169.6J·mol-1·K-1该反应在什么温度下自发？

【注意】

1、反应的自发性只能用于判断反应的_______，不能确定反应________________________________。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。

2、反应的自发性也受_________的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是________进行的，但在1273K时，这一反应就是_________进行的。

3、在讨论过程的方向时，指的是_______________的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现________的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的，实现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。

课堂达标训练

1、下列说法不正确的是（）

A焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应

B在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱度越大，熵值越大

C一个反应能否自发进行取决于反应吸热还是放热

D一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响结果有关

2、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、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。

3、25℃和1.01×105Pa时，反应：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) △H=+56.76kJ/mol，自发进行的原因是（）

A、是吸热反应；

B、是放热反应；

C、是熵减少的反应；

D、熵增大效应大于能量效应。

4、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

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

5、下列反应中，熵减小的是（）

A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)

B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)

C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)

D. 2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)

6．某化学反应其ΔH＝－122 kJ/mol，ΔS＝231 J/(mol·K)，则此反应在下列哪种情况下可自发进行() A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行

C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行

7、下列过程是非自发的是∶（）

A、水由高处向低处流；

B、天然气的燃烧；

C、铁在潮湿空气中生锈；

D、室温下水结成冰。

8、下列说法正确的是∶（）

A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；

B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；

C、自发反应在恰当条件下才能实现；

D、自发反应在任何条件下都能实现。

9．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)ΔH＝＋180.50 kJ/mol，ΔS＝247.7 J/(mol·K)，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是()

A．在1 000℃时，此反应能自发进行B．在1 000℃时，此反应不能自发进行

C．该反应能自发进行的最低温度约为730℃D．该反应能自发进行的最高温度约为730 K 10．已知，一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。

(1)已知2CO(g)CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时ΔH－TΔS＝0。

当体系温度低于980 K时，估计

ΔH－TΔS____0(填“大于”“小于”或“等于”，下同)；

当体系温度高于980 K时，估计

ΔH－TΔS____0。

(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g);ΔH(298.15 K)

＝－94.0 kJ/mol;ΔS(298.15 K)＝－75.8 J/(mol·K)，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的最高温度是____________。

总结：

化学反应进行方向的判据：

１、能量判据(焓判据）：

是判断化学反应进行方向的判据之一。

２、熵判据：熵增原理。