化學(xué)反應(yīng)的方向年

級(jí)：高二

學(xué)科：化學(xué)（人教版）

碳在空氣中燃燒可以得到二氧化碳，而二氧化碳卻很難分解成碳和氧氣，為什么？導(dǎo)入情景水總是自發(fā)地由高處往低處流紅墨水?dāng)U散任務(wù)一感知自發(fā)反應(yīng)花香四溢任務(wù)一

我們把在一定條件（包括點(diǎn)燃、加催化劑等）下，不需要持續(xù)借助外力（如通電、高溫等）驅(qū)動(dòng)，就能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)叫做自發(fā)反應(yīng)。感知自發(fā)反應(yīng)任務(wù)一感知自發(fā)反應(yīng)根據(jù)自發(fā)反應(yīng)的定義，判斷下列反應(yīng)屬于自發(fā)反應(yīng)嗎？√√未通電不自發(fā)，通電后能反應(yīng)XX自發(fā)反應(yīng)的逆反應(yīng)是非自發(fā)的19世紀(jì)初，貝特羅（法）和湯姆遜（丹麥）提出：放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進(jìn)行?！净瘜W(xué)史料一】任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)?H<0問題一：能用焓變（?H）作為自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)嗎？水流電流熱量自發(fā)高處低處自發(fā)高電位低電位自發(fā)高溫低溫任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)?H＜0體系趨向于從能量高的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰康偷臓顟B(tài)任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)

2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

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

(g)

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但只根據(jù)反應(yīng)的焓變來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向是不全面的。?H﹥0想一想：吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行嗎？任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)有序排列的火柴散落時(shí)自發(fā)地成為無序排列放在包里的耳機(jī)線總是自發(fā)地纏繞打結(jié)任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)固體溶解過程氣體的擴(kuò)散純物質(zhì)相互接觸后自發(fā)地混合形成混合物體系混亂度增大任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)熵：符號(hào)為S，單位為J·mol-1·K-11850年,克勞修斯提出用熵來度量體系的混亂（或無序）程度。體系越混亂，熵越大

。孤立體系或絕熱體系中，體系自發(fā)地向熵增的方向進(jìn)行。【化學(xué)史料二】1869年,霍斯特曼把熵的概念應(yīng)用到化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域，認(rèn)為熵增的反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，而熵減的反應(yīng)是不能自發(fā)進(jìn)行的?！净瘜W(xué)史料三】問題二：能用熵變（?S）作為自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)嗎？S(水)：69.9J·mol-1·K-1S(冰)

：47.9J·mol-1·K-1S(水蒸氣)：188.7J·mol-1·K-1同一物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)。通常情況下，氣體分子數(shù)增大的化學(xué)反應(yīng)為熵增的反應(yīng)。想一想：同一物質(zhì)不同狀態(tài)下熵值相等嗎？任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

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

(g)

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)想一想：下列吸熱反應(yīng)為什么能自發(fā)進(jìn)行？上述反應(yīng)過程中氣體分子數(shù)增大，反應(yīng)的熵值增大。?S﹥0任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)想一想：自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)熵增有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但只根據(jù)熵變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向是不全面的。結(jié)論：自發(fā)反應(yīng)的方向與焓變、熵變有關(guān)，判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，需綜合考慮體系的焓變和熵變。?

S﹤0任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)X√√X2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)?H=-78.03kJ·mol-1?S=+494.4J·mol-1·K-1CO(g)==C(s，石墨)+1/2O2(g)?H=+110.5kJ·mol-1

?S=-89.36J·mol-1·K-1判斷下列反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)?H=-444.3kJ·mol-1?S=-280.1J·mol-1·K-1牛刀小試CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

?H=+178.2kJ·mol-1?S=+169.6J·mol-1·K-1√X利用熵變和焓變對(duì)自發(fā)反應(yīng)方向性的判斷不一致時(shí)，怎么辦？?√X1876年，吉布斯（美）提出自由能變化ΔG，并認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減?。?/p>

ΔG<0）的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡。在恒溫、恒容的封閉體系中，?G=?H–T

?S

（Ｔ為熱力學(xué)溫度，為正值）任務(wù)二探究自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)問題三：自發(fā)反應(yīng)的綜合判據(jù)是什么？【化學(xué)史料四】-當(dāng)ΔG<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。-當(dāng)ΔG>0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行（非自發(fā)）。-當(dāng)ΔG=0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。資料卡片課本P45判斷下列反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)?H=-444.3kJ·mol-1?S=-280.1J·mol-1·K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

?H

=+178.2kJ·mol-1?S=+169.6J·mol-1·K-1?G=?H–T

?S

（Ｔ為熱力學(xué)溫度，為正值）低溫至?G<0可行高溫至?G<0可行任務(wù)三應(yīng)用自發(fā)反應(yīng)的判據(jù)解決實(shí)際問題想一想：研究化學(xué)反應(yīng)的方向有什么實(shí)際意義呢？1791年，人們?cè)诮鸺t石的礦物(主要成分TiO2,含量95%)中，發(fā)現(xiàn)了鈦元素，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了如下反應(yīng)制備金屬鈦：TiO2(s)+2Cl2(g)

=TiCl4(l)+O2(g)TiCl4(l)+Mg(s)=Ti(s)+MgCl2(s)但歷經(jīng)100多年都沒有成功，為什么？

?H=+161.9kJ·mol-1

?S=－38.4J·mol-1·K-1直到1910年，采用如下反應(yīng)：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)?G=?H–T

?S=－59.2kJ·mol-1－298K×141.0

×10－3kJ·mol-1·K-1

=－101.2kJ·mol-1<0能自發(fā)進(jìn)行【化學(xué)史料五】?H=－59.2kJ·mol-1

?S=+