第二章第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向汽車尾氣中主要的污染物為一氧化氮和一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市中重要的大氣污染物。為了減輕大氣污染，人們提出了以下反應(yīng)來處理汽車尾氣的想法，你覺得是否可行？導(dǎo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道化學(xué)反應(yīng)方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。2、能夠利用反應(yīng)的焓變和熵變來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。(重點(diǎn))任務(wù)：完成導(dǎo)學(xué)案（5min）學(xué)一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向19世紀(jì)，一些科學(xué)家認(rèn)為放映能否自發(fā)進(jìn)行的決定性因素是反應(yīng)熱：放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。你是否認(rèn)同這種觀點(diǎn)？講自發(fā)過程：在溫度、壓力一定的條件下，能夠自動(dòng)進(jìn)行的過程。eg：水往低處流、電流由正極流向負(fù)極等。分析了大量的化學(xué)反應(yīng)及其焓變后人們得知，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。eg：但是，不少的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，eg：還有一些反應(yīng)焓變不大的吸熱反應(yīng)，在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，是高溫下焓變并沒有顯著的變化，但是反應(yīng)卻能夠自發(fā)進(jìn)行，例如：結(jié)論：反應(yīng)焓變能夠判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，但是不能僅用反應(yīng)焓變來判斷。二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向思考：固體的硝酸銨、氫氧化鈉、氯化鈉和蔗糖等都能溶于水，是什么因素決定它們?nèi)芙膺^程能自發(fā)進(jìn)行的？硝酸銨-----吸熱氫氧化鈉---放熱氯化鈉、蔗糖--熱效應(yīng)不明顯??熱效應(yīng)（焓變）不是這些過程的決定因素。分析后可知，固體溶解的過程的一個(gè)共同特點(diǎn)是固體中整齊排列的離子或分子進(jìn)入溶劑，從有序變?yōu)闊o序。這一過程中，體系的有序程度降低，無序的程度增大。對(duì)于大量粒子組成的體系，定義了一個(gè)新的物理量—熵，用來描述體系的無序程度。符號(hào)為：S單位：J·mol-1·K-1體系無序程度越大,體系的熵值就越大。熵值比較:①同一物質(zhì):S(g)____S(l)____S(s)。②相同條件下的不同物質(zhì)具有不同的熵值,分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,熵值越大。③S(混合物)＞S(純凈物)。熵變(1)定義:反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物的總熵之差。(2)計(jì)算式:ΔS=∑S(反應(yīng)產(chǎn)物)-∑S(反應(yīng)物)。(3)正負(fù)判斷依據(jù)。①物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程,熵變?yōu)檎?是熵增加的過程。②產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng),熵變通常都是正值,是熵增加的反應(yīng)。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng),熵變通常都是正值,是熵增加的反應(yīng)。ΔS=+57.2J·mol-1·K-1ΔS=+169.6J·mol-1·K-1事實(shí)證明：熵增加(ΔS>0)有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。有些熵增反應(yīng)，常溫常壓下可以進(jìn)行（第一個(gè)反應(yīng)）；有些常溫常壓下不能進(jìn)行，卻能在高溫下進(jìn)行（第二個(gè)反應(yīng)）。思考：是不是只有熵增反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行呢？事實(shí)上，有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行，eg：ΔS=-39.4J·mol-1·K-1??：反應(yīng)熵變能夠判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，但是不能僅用反應(yīng)熵變來判斷。三、用焓變和熵變綜合判斷反應(yīng)方向ΔH-TΔS研究表明，在等溫、等壓及除了體積功以外不做功的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向用反應(yīng)焓變和熵變來綜合判斷，判據(jù)為ΔH-TΔS。上述判據(jù)可表達(dá)為：在等溫在等溫、等壓及除了體積功以外不做功的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行，直到達(dá)到平衡。一般規(guī)律：(1)放熱的熵增加反應(yīng)一定能正向自發(fā)進(jìn)行。(2)吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能正向自發(fā)進(jìn)行。(3)當(dāng)焓變和熵變相差較大時(shí),可能某一個(gè)因素占主導(dǎo)地位。幾個(gè)反應(yīng)的焓變、熵變以及自發(fā)進(jìn)行的可能性(假定反應(yīng)的焓變、熵變不隨溫度變化而變化)化學(xué)反應(yīng)ΔH(

kJ·mol-1)ΔS(J·mol-1·K-1)能否正向自發(fā)進(jìn)行2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)-78.03+494.4任何溫度下都能正向自發(fā)進(jìn)行CO(g)==C(s,石墨)+O2(g)+110.5-89.4任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)-444.3-280.1低溫下能正向自發(fā)進(jìn)行CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)+178.2+169.6高溫下能正向自發(fā)進(jìn)行四、素質(zhì)拓展判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的兩種方法(1)利用化學(xué)反應(yīng)原理判斷的幾種方法。①相對(duì)強(qiáng)酸(堿)可制備相對(duì)弱酸(堿)。②強(qiáng)氧化性與強(qiáng)還原性的物質(zhì)反應(yīng)可生成弱氧化性與弱還原性的物質(zhì)。③穩(wěn)定性弱的物質(zhì)可生成穩(wěn)定性強(qiáng)的物質(zhì)。④滿足復(fù)分解反應(yīng)條件的溶液中的反應(yīng)。(2)用焓變和熵變綜合判斷反應(yīng)的方向。合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.2kJ·mol-1,ΔS=-198.2J·mol-1·K-1。請(qǐng)你根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?能。ΔH-TΔS=-92.2kJ·mol-1-298K×(-198.2)×10-3kJ·mol-1·K-1=-33.1364kJ·mol-1<0,反應(yīng)在298K時(shí)可以自發(fā)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。焓變、熵變和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響

ΔHΔSΔH-TΔS反應(yīng)情況-+永遠(yuǎn)是負(fù)值在任何溫度下均能正向自發(fā)進(jìn)行+-永遠(yuǎn)是正值在任何溫度下均不能正向自發(fā)進(jìn)行++低溫為正,高溫為負(fù)低溫時(shí)非自發(fā),高溫時(shí)自發(fā)--低溫為負(fù),高溫為正低溫時(shí)自發(fā),高溫時(shí)非自發(fā)(1)當(dāng)焓變和熵變的作用相反且二者大小相差較大時(shí),其中的某一因素占主導(dǎo)地位。(2)當(dāng)焓變和熵變的作用相反且二者相差不大時(shí),溫度對(duì)反應(yīng)方向起決定作用。例如,有些反應(yīng)常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,在高溫下能自發(fā)進(jìn)行;有些反應(yīng)高溫下不能自發(fā)進(jìn)行,在低溫下能自發(fā)進(jìn)行。隨堂檢測判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)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。(

)(2)熵增反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,熵減反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。(

)(3)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生,也一定能反應(yīng)完全。(

)(4)對(duì)于ΔS>0的反應(yīng),若在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)ΔH>0。(

)(5)TATP(C8H18O6)受撞擊分解爆炸,且無明顯熱效應(yīng),說明該分解反應(yīng)的熵顯著增加