第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)W習(xí)目標(biāo)

1’了解自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)的定義。理解自發(fā)性的熵判據(jù)和焓判據(jù)的含義。理解復(fù)合判據(jù)自由能變與反應(yīng)自發(fā)性的關(guān)系。問題導(dǎo)學(xué)

8’①什么是自發(fā)過程？非自發(fā)過程一定不能發(fā)生嗎？②放熱反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行？吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行？結(jié)合下列問題認(rèn)真閱讀課本P41-43頁，注意分析常見自發(fā)反應(yīng)的特點(diǎn)。點(diǎn)撥精講

22’自然界中水總是從高處往低處流；電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動；室溫下冰塊自動融化；墨水?dāng)U散；食鹽溶解于水；火柴棒散落等。這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性——其中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下不需外界幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進(jìn)行的過程。一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)交流——思考下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的主要原因嗎？它們有何共同特點(diǎn)？C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2217.5kJ·mol-12Na(s)+Cl2(g)==2NaCl(s)△H=-822kJ·mol-1

4Fe(s)+3O2(g)==Fe2O3(s)

△H=-1648.4kJ·mol-1

H2(g)+F2(g)==2HF(g)△H=-546.6kJ·mol-1共同特點(diǎn)：△H<0即放熱反應(yīng)二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)

1.能量判據(jù)（焓判據(jù)）多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一化學(xué)反應(yīng)會向著焓減小(△H<0)的方向自發(fā)進(jìn)行。注：放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)△H＜0交流——思考在一定溫度、壓強(qiáng)下，化學(xué)反應(yīng)一定不能向著吸熱的方向自發(fā)進(jìn)行嗎？結(jié)論：△H<0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定要△H<02NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)==2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

2N2O5(g)==4NO2(g)+O2

(g)△H=+109.8kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)==NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=+31.4kJ/mol△H>0焓變只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素，但不是唯一因素。只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)方向是不全面的。墨水?dāng)U散撲克牌的多次洗牌固體的溶解火柴的散落你能發(fā)現(xiàn)這些看似不相干的事件之間的聯(lián)系嗎？有序混亂（一）熵a.定義：熵是衡量體系混亂度大小的物理量b.符號：Sc.常用單位：J/(mol·K)2.熵判據(jù)克勞修斯（德國）CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金剛石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7標(biāo)準(zhǔn)狀況下：1mol不同物質(zhì)的熵S(J·mol-1·K-1)③與物質(zhì)的量的關(guān)系：物質(zhì)的量越大→粒子數(shù)越多→熵值越大①對于同一物質(zhì)，當(dāng)物質(zhì)的量相同時：S(g)>S(l)>S(s)②不同物質(zhì)熵值的關(guān)系：I.物質(zhì)組成越復(fù)雜→熵值越大II.對于原子種類相同的物質(zhì)：分子中原子數(shù)越多→熵值越大d.影響熵大小的因素：混亂度越大→體系越無序→熵值越大69.9J·mol-1·K-147.9J·mol-1·K-1188.7J·mol-1·K-1H2O(s)H2O(l)H2O(g)a.定義：發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時物質(zhì)熵的變化成為熵變，符號為ΔSb.計算公式：ΔS=生成物總熵-反應(yīng)物總熵（三）熵判據(jù)——又稱熵增原理體系有自發(fā)向混亂度增加的方向變化的傾向。(即熵增△S＞0)△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行（二）熵變根據(jù)熵的定義判斷下列過程中體系的熵變大于零還是小于零：(1)水蒸氣冷凝成水(2)硫酸銅溶于水(3)CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)(4)2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)(5)2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)△S<0△S>0△S>0△S>0由“有序”變?yōu)椤盁o序”△S<0結(jié)論：△S>0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，自發(fā)反應(yīng)不一定要△S>0熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素，但不是唯一因素。2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)2Al(s)+Fe2O3(s)==Al2O3(s)+2Fe(s)△S=-39.4J·mol-1·K-1交流——思考在一定溫度和壓強(qiáng)下，化學(xué)反應(yīng)一定不能向著熵減少的方向自發(fā)進(jìn)行嗎？△S<0研究表明：在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的判據(jù)是

△G=△H-T△S△G=△H-T△S＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S＝0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷方法：（四）復(fù)合判據(jù)2.物質(zhì)的混亂度趨于增加1.物質(zhì)具有的能量趨于降低△H△S>0焓(H)判據(jù)熵(S)判據(jù)放熱反應(yīng)熵增原理<0△H△S△G反應(yīng)在該狀況下能否自發(fā)進(jìn)行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０＜０自發(fā)進(jìn)行＞０不自發(fā)進(jìn)行低溫時＞０，高溫時＜０低溫時＜０，高溫時＞０低溫自發(fā)，高溫不自發(fā)低溫不自發(fā)，高溫自發(fā)小結(jié)：“大大高溫，小小低溫”△H△S?H>0?S>0高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H>0?S<0所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行?H<0?S>0所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H<0?S<0低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行應(yīng)用判據(jù)時的注意事項(1)在討論過程的方向問題時，我們指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。(2)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。一般來說，如果一個過程是自發(fā)的，則其逆過程往往是非自發(fā)的。課堂小結(jié)

1’3.復(fù)合判據(jù)：△G

△G=△H－T△S△G＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行△G

=△H－T△S△G＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行2.熵判據(jù)1.焓判據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)當(dāng)堂檢測

13’1.下列反應(yīng)中，熵減小的是D.2CO(g)==2C(s)+O2(g)B.2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)A.(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)==MgO(s)+CO2(g)D2.下列過程是非自發(fā)的是A.水由高處向低處流B.天然氣的燃燒C.鐵在潮濕空氣中生銹D.室溫下水結(jié)成冰D3.25℃和1.01×105Pa時，反應(yīng)2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)；△H=＋56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因是A.是吸熱反應(yīng)B.是放熱反應(yīng)C.是熵減少的反應(yīng)D.熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)4.下列說法不正確的是A.焓變是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大C.一個反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D.一個反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)CDA4.碳酸銨在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法正確的是A.其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大B.其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C.其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解5.下列說法正確的是A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變C.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)C(1)鈉與水反應(yīng)(2)NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s