高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向.ppt

,第四节化学反应进行的方向,第二章化学反应速率和化学平衡,学习目标定位,了解自发过程和自发反应的主要特点，了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.,自发过程：在一定条件下，不借助外力而自发进行的过程。回答下列问题：,(1),下列现象的发生，你认为是自发过程的是,_(,填字母,),。,A.,水由高处往低处流,B.,气温升高冰雪融化,C.,室温下，水自动结成冰,D.,生锈的铁变光亮,一、自发过程和自发反应,答案,(2),自发过程具有的特点,能量角度,体系趋向于从,状态转变为,状态,(,体系对外部做功或者,热量,),。,混乱度角度,体系趋向于从,状态转变为,状态。,高能,低能,释放,有序,无序,2.,有下列化学反应：,白磷自燃、,氯化氢分解、,煤燃烧、,钠与水反应、,酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应,(,简称自发反应,),的是,，属于放热反应的是,。,归纳总结,1.,化学反应进行的方向与焓变的关系,(1),分析下列反应进行的方向与,H,之间的关系：,NaOH(aq,),HCl(aq,)=,NaCl(aq,),H,2,O(l),，酸碱中和反应是,热反应，,H,0,，常温下,自发进行。,2Na(s),2H,2,O(l)=2NaOH(aq),H,2,(g),，该反应是,热反应，,H,0,，常温下,自发进行。,NH,4,HCO,3,(s),CH,3,COOH(aq)=CO,2,(g),CH,3,COONH,4,(aq),H,2,O(l),H,0,，该反应在常温下,自发进行。,CaCO,3,(s)=,CaO(s,),CO,2,(g),H,0,，该反应在常温下,自发进行，但在较高温度下,自发进行。,二、化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系,放,能,放,大,(3),熵判据,在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵,，即熵变,(,符号,S,),零，这个原理叫做,。在用,来判断过程的方向时，就称为熵判据。,当,S,0,时，反应为,反应，在一定条件下,自发进行。,当,S,0,时，反应为,反应，在一定条件下,自发进行。,(4),反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：,2Al(s),Fe,2,O,3,(s)=Al,2,O,3,(s),2Fe(s),S,39.35,Jmol,1,K,1,，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明,“,熵判据,”,也具有一定的局限性。,增大,大于,熵增原理,熵变,熵增,能,熵减,不能,归纳总结,(1),从焓变,(,能量,),角度：,H,0,，有利于反应自发进行。,(3),在实际的化学反应中，若,H,与,S,符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。,例,1,下列自发反应可用焓判据来解释的是,A.2N,2,O,5,(g)=4NO,2,(g),O,2,(g),H,56.7,kJmol,1,B.(NH,4,),2,CO,3,(s)=NH,4,HCO,3,(s),NH,3,(g),H,74.9,kJmol,1,C.2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(l),H,571.6,kJmol,1,D.CaCO,3,(s)=,CaO(s,),CO,2,(g),H,178.2,kJmol,1,答案,解析,解析,从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低，表现为放热反应较易进行。,例,2,下列说法正确的是,A.,在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行,B.NH,4,HCO,3,(s)=NH,3,(g),H,2,O(g),CO,2,(g),H,185.57,kJmol,1,，,能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的倾向,C.,因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独,作为反应自发性的判据,D.,在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行,的方向,答案,解析,解析,A,项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；,C,项错误，焓变和熵变均不能单独作为反应自发性的判据；,D,项中使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向。,1.,用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向,(1),由焓判据知,反应是易进行的；由熵判据知熵值,是自发的。很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相反的判断结果。,(2),体系的自由能变化,(,符号为,G,，单位为,kJmol,1,),综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，,G,。,三、化学反应进行的方向与自由能变化的关系,放热,增加,H,T,S,2.,已知反应：,2NO(g),2CO(g)=N,2,(g),2CO,2,(g),在,298 K,、,101,kPa,的条件下，其,H,113.0,kJmol,1,，,S,145.3,Jmol,1,K,1,。,该反应,_(,填,“,能,”,或,“,不能,”,),用于消除汽车尾气中的,NO,，理由为,_,。,能,该反应的,H,T,S,69.7,kJmol,1,0,，说明该反应在理论上是可行的，所以能用于消除汽车尾气中的,NO,解析,G,H,T,S,113.0,kJmol,1,298 K,(,145.3,10,3,kJmol,1,K,1,),69.7 kJmol,1,0,，故理论上该反应能自发进行。,答案,解析,归纳总结,(1),复合判据判断反应方向的有关规律,当,H,0,，则,G,0,，,S,0,，反应一定不能自发进行。,当,H,0,，,S,0,或,H,0,，,S,”“,不能,(2),超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的,NO,会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的,NO,和,CO,转变成,CO,2,和,N,2,，化学方程式为,2NO,2CO,2CO,2,N,2,。反应在常温下能够自发进行，则反应的,H,_(,填,“,”“,”,或,“,”,)0,。,答案,解析,解析,因为,S,0,，且,G,H,T,S,0,，故,H,0,，,S,0,，则：,该反应常温下,_(,填,“,能,”,或,“,不能,”,),自发进行。,答案,解析,不能,解析,常温下石灰石不分解。,据本题反应数据分析，温度,_(,填,“,能,”,或,“,不能,”,),成为反应方向的决定因素。,能,解析,该反应的,H,0,，,S,0,，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。,(4),已知,CaSO,4,(s),CO(g),CaO(s,),SO,2,(g),CO,2,(g),H,218,kJmol,1,，该反应能够自发进行的反应条件是,_,。,答案,解析,高温,解析,自发反应的条件是,H,T,S,0,，即,H,0,，故,T,，即,T,值较大，该反应应在高温下进行。,(5),某吸热反应能自发进行，则该反应的,S,_(,填,“,”,或,“,解析,吸热反应能自发进行，即,H,0,，,H,T,S,0,，故,S,0,。,学习小结,达标检测,1.,知道了某过程有自发性之后，则,A.,可判断过程的方向,B.,可确定过程是否一定会发生,C.,可预测过程发生完成的快慢,D.,可判断过程的热效应,答案,1,2,3,4,5,解析,解析,判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与反应是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。,2.,下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是,A.,化学反应的焓变与其反应的方向无关,B.,化学反应的焓变直接决定了反应的方向,C.,反应焓变为正值时不利于反应自发进行,D.,焓变为负值的反应都能自发进行,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析,可逆反应的正、逆反应其焓变的数值相等，但是符号,(,变化趋势,),相反，故,A,项错误；,焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，,B,项错误；,焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，,D,项错误；,焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，,C,项正确。,3.,下列说法完全正确的是,A.,自发进行的反应均是放热反应,B.,S,为正值的反应均能自发进行,C.,物质的量增加的反应，,S,为正值,D.CaCO,3,(s),受热分解为,CaO(s,),和,CO,2,(g),：,S,0,答案,解析,1,2,3,4,5,解析,有些吸热反应也可以自发进行，如,(NH,4,),2,CO,3,(s)=NH,4,HCO,3,(s),NH,3,(g),，故,A,错；,熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故,B,错；,物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即,S,不一定为正值，如,2H,2,S(g),O,2,(g)=2H,2,O(l),2S(s),，故,C,错；,CaCO,3,(s),的分解产生了气体，为熵增加反应，故,D,正确。,1,2,3,4,5,4.,已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为,H,T,S,0,反应不能自发进行,设反应,A=D,E,H,T,S,(,4 500,11,T,),Jmol,1,，要防止反应发生，温度必须,A.,高于,409 KB.,低于,136 K,C.,高于,136 K,而低于,409 KD.,低于,409 K,答案,解析,1,2,3,4,5,解析,要防止反应发生需满足,H,T,S,0,的条件，解不等式得,T,409 K,，故,A,正确。,1,2,3,4,5,5.,回答下列问题：,(1),汽车燃油不完全燃烧时产生,CO,，有人设想按下列反应除去,CO,：,2CO(g)=2C(s),O,2,(g),。已知该反应的,H,0,，简述该设想能否实现的依据：,_,。,1,2,3,4,5,该反应是,H,0,、,S,0,，,b,、,c,、,d,反应的,S,0,，,H,T,S,0,时，反应才能自发进行。,a,项,S,0,，所以在高温时该反应不能自发进行。,a,(3),运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。,生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。,C(s,),H,2,O(g),H,2,(g),CO(g,),H,131.3,kJmol,1,，,S,133.7,Jmol,1,K,1,，该反应在低温下,_(,填,“,能,”,或,“,不能,”,),自发进行。,答案,1,2,3,4,5,解析,解析,根据,G,H,T,S,0,为自发反应知，现,H,131.3,kJmol,1,，,S,133.7,Jmol,1,K,1,0.133 7,kJmol,1,K,1,，解得在,T,982.0 K,时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。,不能,