【化学反应和化学变化的区别】化学;《化学反应的方向》教案

【化学反应和化学变化的区别】化学;《化学反应的方向》教案第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Sg___Sl ____ Ss ＜,＞,＝。

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 —+ 2H2O2g→2H2Og+O2g

2 + —2COg→2Cs+O2g

3 + + 在低温

在高温CaCO3s→CaOs+CO2g

4 ——在低温

在高温HClg+NH3g→NH4Cls

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

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1．方法导引

（1）通过计算或分析能确定ΔH –TΔS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 –TΔS = 0时，反应达到平衡状态；ΔH–TΔS＞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–ΔfH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）2N2g + O2g → 2 N2Og；ΔH = 163 kJ. mol—1

（2）Ag s + Cl2 g → AgCl s；ΔH = - 127 kJ. mol—1

（3）HgOs→ Hg l + O2 g ；ΔH = 91 kJ. mo l—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NiCO4经提纯后在约473K分

解得到高纯镍。Ni s + 4COg NiCO4 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NiCO4，NiCO4为液态，很容易与反应物分离。NiCO4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。

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