2018-2019版高中化學 第2章 化學反應(yīng)的方向、限度與速率 第1節(jié) 化學反應(yīng)的方向課件 魯科版選修4.ppt

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1、第1節(jié) 化學反應(yīng)的方向,第2章 化學反應(yīng)的方向、限度與速率,[學習目標定位] 1.了解熵和熵變的概念。 2.理解焓變與反應(yīng)方向、熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系。 3.能綜合運用焓變與熵變判斷反應(yīng)進行的方向。,,,新知導學,達標檢測,內(nèi)容索引,新知導學,,一、反應(yīng)焓變、熵變與反應(yīng)方向,,1.反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向 (1)分析下列反應(yīng)進行的方向與ΔH之間的關(guān)系 ①NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)，酸堿中和反應(yīng)是 熱反應(yīng)，ΔH 0，常溫下 自發(fā)進行。 ②2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，該反應(yīng)是 熱反應(yīng)，ΔH 0，常溫下 自發(fā)進行。

2、③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH>0，該反應(yīng)在常溫下 自發(fā)進行。,放,<,能,放,0，該反應(yīng)在常溫下 自發(fā)進行，但在較高溫度下 自發(fā)進行。 (2)反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系 ①能自發(fā)進行的化學反應(yīng)多數(shù)是 反應(yīng)，ΔH 0。 ②有些 反應(yīng)在室溫下能自發(fā)進行。 ③反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素，但不是 因素。,不能,能,放熱,,>,(3)反應(yīng)熵變 ①概念： 和 之差稱為反應(yīng)熵變，符號為ΔS。 ②正負判斷依據(jù) a.氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是 ，是熵 的反應(yīng)。 b.

3、氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是 ，是熵 的反應(yīng)。 (4)反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向 ①熵 有利于反應(yīng)的自發(fā)進行。 ②某些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進行。 ③熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素，但不是 因素。,反應(yīng)產(chǎn)物總熵,反應(yīng)物總熵,正值,增加,負值,減小,增加,唯一,化學反應(yīng)方向與焓變、熵變的關(guān)系 (1)從焓變(能量)角度：ΔH 0，有利于反應(yīng)自發(fā)進行。 (2)從熵變角度：ΔS 0，有利于反應(yīng)自發(fā)進行。 (3)在實際的化學反應(yīng)中，若ΔH與ΔS符號相同時，對化學反應(yīng)的方向的影響作用出現(xiàn)矛盾，因此，在分析一個具體化學反應(yīng)自發(fā)進行的方向時，不能孤立地使用焓判據(jù)或熵判據(jù)來分析

4、，否則，可能會得出錯誤的結(jié)論。,,解析 焓判據(jù)是指ΔH0，按焓判據(jù)反應(yīng)不能自發(fā)進行，而題給條件是能自發(fā)進行，所以不能用“焓判據(jù)”解釋該反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)。,例1 已知下列過程都能自發(fā)進行，其中不能用“焓判據(jù)”解釋的是 A.2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH0 D.2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s) ΔH<0,答案,解析,√,規(guī)律總結(jié),一般常溫下自發(fā)進行的放熱反應(yīng)，焓變對反應(yīng)方向起決定性作用。,例2 碳銨(NH4HCO3)在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，下列有關(guān)說法中正確的是 A.碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大 B.碳銨分解是因為外界給予了能量 C.碳

5、銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(jù)，不能自發(fā)分解 D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解,解析 放熱反應(yīng)常常是容易進行的過程，吸熱反應(yīng)有些也是自發(fā)反應(yīng)；自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，可能減小，也可能不變。過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，是否能實現(xiàn)還要看具體的條件。,答案,解析,√,規(guī)律總結(jié),一般常溫下自發(fā)進行的吸熱反應(yīng)，熵變對反應(yīng)方向起決定性作用。,,二、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響,,1.用焓變和熵變的復合判據(jù)判斷反應(yīng)的方向 (1)由焓判據(jù)知 熱反應(yīng)是易進行的；由熵判據(jù)知熵值 是自發(fā)的。很多情況下用不同的判據(jù)判定同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果。 (2)在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向Δ

6、H－TΔS 0的方向進行，直至達到平衡狀態(tài)。 ΔH－TΔS 0 反應(yīng)能自發(fā)進行 ΔH－TΔS 0 反應(yīng)達到平衡狀態(tài) ΔH－TΔS 0 反應(yīng)不能自發(fā)進行,放,增加,<,,(3)溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系圖為,任意,高,任意,低,2.已知反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的條件下，其ΔH＝－113.0 kJmol－1，ΔS＝－145.3 Jmol－1K－1。 該反應(yīng)______(填“能”或“不能”)用于消除汽車尾氣中的NO，理由為_________________________________________________________

7、_____。,解析 ΔH－TΔS＝－113.0 kJmol－1－298 K(－145.310－3 kJmol－1K－1) ≈－69.7 kJmol－1<0，故理論上該反應(yīng)能自發(fā)進行。,答案,解析,能,該反應(yīng)的ΔH－TΔS≈－69.7 kJmol－1<0，說明該反應(yīng)在理論上可自發(fā)進行,(1)放熱和熵增加都對ΔH－TΔS<0有所貢獻，因此放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進行，吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進行。 (2)當反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反，且二者大小相差懸殊時，某一因素可能占主導地位。 (3)如果反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反且相差不大時，溫度可能對反應(yīng)的方向起決定性作用。,特別提醒 (1)反應(yīng)發(fā)生的

8、條件有多種，ΔH－TΔS這個判據(jù)只能用于溫度、壓強一定下的反應(yīng)，不能用于其他條件(如溫度、體積一定)下的反應(yīng)。 (2)反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否實際發(fā)生及反應(yīng)的速率大小。,例3 下列反應(yīng)中，一定不能自發(fā)進行的是 A.2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＝－78.03 kJmol－1 ΔS＝1 110 Jmol－1K－1 B.CO(g)===C(s，石墨)＋ O2(g) ΔH＝110.5 kJmol－1 ΔS＝－89.36 Jmol－1K－1 C.4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3

9、 kJmol－1 ΔS＝－280.1 Jmol－1K－1 D.NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH＝37.301 kJmol－1 ΔS＝184.05 Jmol－1K－1,答案,解析,√,解析 A項為放熱的熵增加反應(yīng)，在任何溫度下都有ΔH－TΔS0，故該反應(yīng)一定不能自發(fā)進行； C項為放熱的熵減小反應(yīng)，在低溫時可能有ΔH－TΔS<0，因此該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行； D項為吸熱的熵增加反應(yīng)，在高溫時可能有ΔH－TΔS”“0，ΔS>0，故低溫下ΔH－TΔS>0，反應(yīng)不能自發(fā)進行。,答案,解析,>,>,不能,(2)超音速飛機在

10、平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學方程式為2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。該反應(yīng)在常溫下能夠自發(fā)進行，則反應(yīng)的ΔH___(填“>”“<”或“＝”)0。,解析 因為ΔS<0，且ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。,答案,解析,0，ΔS>0，則： ①該反應(yīng)常溫下________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。 ②據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析，溫度___(填“能”或“不能”)成為反應(yīng)方向的決定因素。,解析 該反應(yīng)的ΔH>0，ΔS>0，屬于熵增加的吸熱反應(yīng)，故在高溫下該反應(yīng)能夠自發(fā)進行。,答案,解析,不能,能,解析

11、常溫下石灰石不分解。,(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH＝218 kJmol－1，該反應(yīng)能夠自發(fā)進行的反應(yīng)條件是_____。,解析 自發(fā)反應(yīng)的條件是ΔH－TΔS0，故T> 即T值較大，該反應(yīng)應(yīng)在高溫下自發(fā)進行。,答案,解析,高溫,(5)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔS___(填“>”或“0，ΔH－TΔS0，故ΔS>0。,>,(6)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)常溫下可自發(fā)進行，則影響反應(yīng)方向的主要因素是______。,焓變,方法總結(jié),(1)根據(jù)常見的放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)推知ΔH符號。 (2)根據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)狀態(tài)的變化

12、及系數(shù)的變化推知ΔS的符號。 (3)利用反應(yīng)方向的復合判據(jù)，ΔH－TΔS0,答案,解析,√,1,2,3,4,5,6,解析 由復合判據(jù)ΔH－TΔS綜合考慮反應(yīng)能否自發(fā)進行。 ①當ΔH>0，ΔS>0時，不能判斷ΔH－TΔS的正負，與T有關(guān)； ②當ΔH>0，ΔS0，非自發(fā)反應(yīng)； ③當ΔH0時，ΔH－TΔS<0，一定是自發(fā)反應(yīng)； ④當ΔH<0，ΔS0，ΔS>0，故在一定溫度下有的吸熱反應(yīng)可自發(fā)進行。,4.向平底燒瓶中放入氫氧化鋇晶體[Ba(OH)28H2O]和氯化銨晶體，塞緊瓶塞。在木板上滴少量水，如圖所示。一會兒，就會發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)固態(tài)物質(zhì)變成液體，瓶壁變冷，小木板上因少量水凍結(jié)而被燒瓶粘住，這時打開瓶塞

13、，出來的氣體有氨味。這是自發(fā)地發(fā)生了反應(yīng)：Ba(OH)28H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(s)＋2NH3(g)＋10H2O(l)。下列結(jié)論中正確的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,A.自發(fā)反應(yīng)一定是放熱反應(yīng) B.自發(fā)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) C.有的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行 D.吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進行,√,5.某反應(yīng)2AB(g)C(g)＋3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為 A.ΔH>0，ΔS0 D.ΔH>0，ΔS>0,解析 該反應(yīng)是一個氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，即ΔS>0，故其逆反應(yīng)ΔS0。,答案,解析,√,1,2,3,4,5,6,

14、6.回答下列問題： (1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知該反應(yīng)的ΔH>0，簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù)：_____________________________________________________。,解析 該反應(yīng)ΔH>0、ΔS0，故不能實現(xiàn)該反應(yīng)。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,該反應(yīng)是ΔH>0、ΔS0，b、c、d反應(yīng)的ΔS>0，ΔH－TΔS0，所以在高溫時該反應(yīng)不能自發(fā)進行。,答案,解析,1,2,3,4,5,a,6,(3)25 ℃和1.01105 Pa時，反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(

15、g) ΔH＝56.76 kJ mol－1自發(fā)進行的原因是_________________________________ __________________________。,答案,1,2,3,4,5,該反應(yīng)是熵增反應(yīng)，且常溫下熵變ΔS對反應(yīng)的方向起決定作用,6,解析 要使反應(yīng)能夠自發(fā)進行，則ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJmol－1－T[－75.810－3 kJmol－1K－1]<0，T< ≈1 240 K，即只有在溫度低于1 240 K時反應(yīng)才能自發(fā)進行。,(4)電子工業(yè)中清洗硅片上的SiO2(s)的反應(yīng)是SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g) ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJmol－1， ΔS(298.15 K)＝－75.8 J mol－1K－1 設(shè)ΔH和ΔS不隨溫度變化而變化，試求此反應(yīng)自發(fā)進行的溫度(T)條件__________。,答案,解析,1,2,3,4,5,T<1 240 K,6,