2020年高中化学同步学案：《化学反应的方向》(鲁科版选修4).docx

第1节 化学反应的方向
学习目标
1． 理解熵及熵变的意义
2． 能用焓变和熵变说明化学反应进行的方向。
学问梳理
1． 焓变______(是，不是)打算反应能否自发进行的唯一因素。
2． 熵，符号为____，单位______，是描述_____________的物理量，熵值越大，___________。
在同一条件下，不同的物质熵值______，同一物质S(g)___S(l) ____ S(s) (＜,＞,＝)。
3． 熵变为___________________________，用符号_______表示。
产生气体的反应，气体的物质的量增大的反应，为熵值______(增大，减小，不变)的反应，熵变为______(正，负)值。
4．在___________确定的条件下，化学反应的方向是____________共同影响的结果，反应方向的判据为_______________。
当其值：大于零时，反应________________
小于零时，反应_______________
等于零时，反应________________
即在__________确定的条件下，反应_____(放热，吸热)和熵______(增大，减小，不变)都有利于反应自发进行。
5．恒压下温度对反应自发性的影响
种类
ΔH
ΔS
ΔH—TΔS
反应的自发性
例
1
—
+

2H2O2(g)→2H2O(g)+O2(g)
2
+
—

2CO(g)→2C(s)+O2(g)
3
+
+
在低温
在高温

CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)
4
—
—
在低温
在高温

HCl (g)+NH3(g)→NH4Cl(s)

当ΔH，ΔS符号相同时，反应方向与温度T______(有关，无关)
当ΔH，ΔS符号相反时，反应方向与温度T______(有关，无关)
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1．方法导引
（1）通过计算或分析能确定ΔH –TΔS的符号，进而确定反应自发进行的方向是本节的重点。
（2）熵是体系微观粒子混乱程度的量度。体系混乱度越大，其熵值越大。一般状况下气态物质的熵大于液态物质的熵，液态物质的熵大于固态物质的熵；相同物态的不同物质，摩尔质量越大，或结构越简洁，熵值越大。
（3）对某化学反应，其熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。在化学反应过程中，假如从固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；假如从少数的气态物质生成多数的气态物质，体系的混乱度也变大。这时体系的熵值将增加。依据这些现象可以推断出过程的ΔS＞0。
（4）利用ΔH -TΔS 的符号可推断恒温恒压条件下反应的方向：ΔH -TΔS＜0时，反应自发进行；ΔH –TΔS = 0时，反应达到平衡状态；ΔH–TΔS＞0反应不能自发进行。当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起打算性作用，可以估算反应发生逆转的温度（正为转向温度）：T(转)= 。化学反应体系的焓变削减（ΔH＜0）和熵变增加（ΔS＞0）都有利于反应正向进行。
※（5）在确定温度范围内，反应或过程的ΔH（T）≈ΔH（298K）, ΔS（T）≈ΔS（298K）,式中温度T既可以是298K，也可以不是298K，这是由于当温度在确定范围转变时，反应的ΔH =ΔfH(反应产物)–ΔfH(反应物)。尽管反应物与生成物的ΔfH，S均相应转变，但它们相加减的最终结果仍基本保持不变。
2．例题解析
例1．分析下列反应自发进行的温度条件。
（1）2N2(g) + O2(g) → 2 N2O(g)；ΔH = 163 kJ. mol—1
（2）Ag (s) + Cl2( g ) → AgCl ( s)；ΔH = - 127 kJ. mol—1
（3）HgO(s)→ Hg ( l ) + O2( g )；ΔH = 91 kJ. mol—1
（4）H2O2( l ) →O2( g ) + H2O( l ) ；ΔH = - 98 kJ. mol—1
解析：反应自发进行的前提是反应的ΔH-TΔS＜0，与温度有关，反应温度的变化可能使ΔH-TΔS符号发生变化。
（1）ΔH ＞0，ΔS＜0，在任何温度下，ΔH-TΔS＞0，反应都不能自发进行。
（2）ΔH ＜0，ΔS＜0，在较低温度时，ΔH-TΔS＜0，即反应温度不能过高。
（3）ΔH ＞0，ΔS＞0，若使反应自发进行，即ΔH-TΔS＜0，必需提高温度，即反应只有较高温度时自发进行。
（4）ΔH ＜0，ΔS＞0，在任何温度时，ΔH-TΔS＜0，即在任何温度下反应均能自发进行。
例2．通常接受的制高纯镍的方法是将粗镍在323K与CO反应，生成的Ni(CO)4经提纯后在约473K分
323K
473K

解得到高纯镍。Ni( s ) + 4CO(g) Ni(CO)4 ( l ) 已知反应的ΔH = -161 kJ. mol—1

ΔS = -420 J. mol—1. K—1。试分析该方法提纯镍的合理性。
分析：依据ΔH-TΔS = 0时，反应达到平衡，则反应的转折温度为：
T =
当T＜383K时，ΔH-TΔS＜0，反应正向自发进行；
当T＞383K时，ΔH-TΔS＞0，反应逆向自发进行。
粗镍在323K与CO反应能生成Ni(CO)4，Ni(CO)4为液态，很简洁与反应物分别。Ni(CO)4在473K分解可得到高纯镍。因此，上述制高纯镍的方法是合理的。