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类型2018-2019学年人教版 选修4 第二章 第四节 化学反应进行的方向学案.doc

  • 上传人:weiwoduzun
  • 文档编号:4767795
  • 上传时间:2019-01-11
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    2018-2019学年人教版 选修4 第二章 第四节 化学反应进行的方向学案.doc
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    1、第二章 第四节 化学反应进行的方向第 一 课时【学习目标】: 1.了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系;2.能够用焓减与熵增原理判断化学反应进行的方向。【重、难点】: 能够用焓减与熵增原理判断化学反应进行的方向【知识梳理】:一、自发过程 和自发反应1、自发过程:在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。如:水由高处往低处流,自由落体,电流由电位高的地方向电位低的地方流,铁器暴露于潮湿的空气中会生锈,室温下冰块会融化,这些都是自发过程。2、自发反应:在给定条件下,能自发地进行到显著程度的反应。3、非自发反应:不能自发地进行,必须借助某种外力才能进行的反应。 4、自发过程 和

    2、自发反应的应用自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器,甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功,锌与 CuSO4 溶液的反应可被设计成原电池。非自发的过程要想发生,则必须对它做功,如利用水泵可将水从低处流向高处,通电可将水分解生成氢气和氧气。二、反应方向的焓判据。经验表明,那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是:体系能量趋向于从高能态转变为低能状态,这时体系会对外部做功或者释放能量,由此总结而得的经验规律就是所谓的焓判据。也称能量判据。1.焓判据:若 H0,正向反应能自发进行;若 H0,正向反应不能自发进行,而逆向反应能自发进行。2.焓判据的局限性:多数自发进行

    3、的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应也能自发进行。而且有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行,如:N 2O5(g)= 4NO 2(g)+ O 2(g) H = 56.7KJ/mol;NH4HCO3(s ) + CH3COOH(aq)= CO 2(g)+CH 3COONH4(aq)+ H 2O(l) H = 37.3KJ/mol;因此,反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。三、反应方向的熵判椐密闭容器中的气态物质或液态物质蒸汽(包括挥发性固体),会通过分子扩散自发形成均匀混合物。物质溶于水自发地向水中扩散,形成均匀的溶液等。为解释这一类与能量

    4、无关的过程的自发性,科学家提出了另一推动体系变化的因素:在密闭条件下,体系有由有序自发地变为无序的倾向的熵判据。1、混乱度:表示体系的不规则或无序状态。混乱度的增加意味着体系变得更加无序。2、熵: 用来表示混乱度大小的物理量 符号:S ;单位:Jmol -1K-1体系的有序性越高,即混乱度越低,熵值就越小。有序变为无序熵增的过程。3、熵的大小判断: (1)气态 液态 固态 (2)与物质的量成正比4、反应熵变S = 反应产物总熵 反应物总熵产生气体的反应,或气体物质的量增大的反应,S 通常为正值,为熵增加反应,反应自发进行。 注意:两种气体的混合也是熵增加的过程。5、熵判椐: 在于外界隔离体系中

    5、,自发过程将导致体系的熵增大,即S 0。称为熵增原理。6、熵判椐的局限性 有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,如:-10的液态水会自动结冰成为固态,氨气与氯化氢气体反应生成氯化铵固体等。因此,反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一因素。四、焓变与熵变对反应方向的共同影响。在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与反应焓变有关,又与反应熵变有关。研究表明,在恒温、恒压下,判断化学反应自发性的判据是:体系自由能变化(G、单位:KJ/mol ): G = H TS(注意:T 的单位是“K”,不是“”)G = H TS 0 反应不能自发进行。总结:类型 H S HTS 反

    6、应的自发性1 永远是 在任何温度下都是自发反应2 永远是+ 在任何温度下都是非自发反应3 在高温+在低温在低温是自发反应在高温是非自发反应4 + 在高温 在低温是非自发反应在低温+ 在高温是自发反应注意 :1、过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程的速率;2、在讨论过程的方向时,我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。例题: 已知 101kPa、298.15K 时石灰石分解反应:CaCO3(s) =CaO(s)+CO2(g) H(298 .15K )= +178.3 kJ moL -1,S(298 .15K)= +

    7、160.4 J moL -1K-1 试判断在此条件时反应的自发性及自发进行的最低温度(焓变H 及熵变S 受温度的影响可忽略) 。解:G = H TS = 178.3 kJ moL-1 298.15 K 160.4 J moL-1K-11/1000 kJ/J=178.3 kJ moL-1 47.82 kJ moL-1=130.48kJ moL-10 为非自发反应;设:自发进行的最低温度为 T则:H TS=178.3 kJ moL-1 T160.4 J moL-1K-11/1000 kJ/J0解之:T1112K答:在 100kPa、298.15K 时石灰石分解反应为非自发反应,自发进行的最低温度为 1112K。

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