2.1 化学反应的方向 教学案

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1、第 1节 化学反应的方向学习目标：1.了解焓变与熵变的含义。2.理解焓变、熵变与反应方向的关系。3.能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向。(难点)自 主 预 习探 新 知1反应焓变与反应方向(1)自发过程含义：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。特点a体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。b在密闭条件下，体系趋向于从有序状态转变为无序状态。c具有方向性：即过程的某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向在该条件下肯定不能自发。 微点拨：自发过程需要在一定的温度和压强下才可以发生。(2)反应焓变与反应方向的关系能自发进行的化学反应多数是 H0 的反应。有些 H0

2、 的反应也能自发进行。反应的焓变是反应能否自发进行的影响因素，但不是唯一因素。2反应熵变与反应方向(1)熵概念：描述体系混乱度的一个物理量，符号为 S，单位是 Jmol1 K1 。特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。影响因素。a同一物质： S(高温) S(低温)， S(g) S(l) S(s)。b不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值越大。c S(混合物) S(纯净物)。(2)反应熵变(3)反应熵变与反应方向二者关系。Error!自 发 进 行 的 化 学 反 应结论：熵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。微点拨：熵变正负的判断(1)物质

3、由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。(2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。(3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。3焓变与熵变对反应的共同影响(1)反应方向的判据在温度和压强一定的条件下，化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果。反应的判据为 H T S。Error! H T S(2)文字表述在温度和压强一定的条件下，自发反应总是向 H T S0 的方向进行，直至达到平衡状态。(3)局限性只能用于一定温度和压强条件下的反应，不能用于其他条件下的反应。仅仅可以用于判断温度和压强一定的条件下反应自动发生的趋势，

4、不能说明反应在该条件下能否实际发生。微点拨：在 H和 S确定的情况下，温度有可能对反应的方向起决定作用。基础自测1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(1)CaCO3(s) CaO(s)CO 2(g)是一个熵减过程。( )= = =高 温 (2)10 的水结成冰，可用熵变的判据来解释该变化过程的自发性。( )(3)吸热且熵增加的反应，温度越低反应越可能自发进行。( )(4)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。( )(5)一个反应的 H T S0，则该反应处于平衡状态。( )提示 (1) CaCO 3分解反应是一个气体物质的量增多的反应，故为熵增过程。(2)

5、 10 的水结成冰是一个熵减过程，该过程能自发进行，应用焓变的判据解释，即 H0 是该过程自发进行的主要原因。(3) 当 H0 S0，温度越高越可能使 H T S0，即有利于反应自发进行。(4) (5)2自发进行的反应一定是( )A吸热反应 B放热反应C熵增加反应 D H T S0D H T S0 的反应为自发进行的反应。3下列对熵变的判断中不正确的是( )A少量的食盐溶解于水中： S0B纯碳和氧气反应生成 CO(g)： S0C气态水变成液态水： S0DCaCO 3(s)受热分解为 CaO(s)和 CO2(g)： S0C A 项，NaCl(s) NaCl(aq) S0；B 项，2C(s)O 2

6、(g) 2CO(g) = = =点 燃 S0；C 项，H 2O(g) H 2O(l) S0；D 项，CaCO 3(s) CaO(s)CO 2(g) = = =高 温 S0。合 作 探 究攻 重 难化学反应方向的判断合成氨反应是一个可逆反应：N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H92.2 kJmol 1 S198.2 Jmol 1 K1 。思考交流1请你根据正反应的焓变分析 298 K下合成氨反应能否自发进行？提示 能。正反应为放热反应，由高能态到低能态，可自发进行。2请你根据正反应的熵变分析 298 K下合成氨反应能否自发进行？提示 不能。正反应为气体体积减小的反应， S0，混乱度减小

7、，不能自发进行。3请你根据反应的复合判据分析 298 K下合成氨反应能否自发进行？提示 能。 G H T S92.2 kJmol1 298 K(198.2)10 3 kJmol1 K1 33.136 4 kJmol 1 0，反应在 298 K时可以自发向正反应方向进行。对点训练1某反应 2AB(g) C(g)3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的 H、 S应为( ) A H0、 S0 B H0、 S0C H0、 S0 D H0、 S0C A 项， H0、 S0 时， H T S在任何温度下小于 0；B 项， H0， S0 时， H T S在低温下小于 0；C 项，

8、 H0、 S0 时， H T S在高温下小于 0；D 项， H0、 S0 时， H T S在任何温度下大于 0。2在 25 、1.0110 5 Pa下，反应 2N2O5(g)=4NO2(g)O 2(g) H56.7 kJmol1 能自发进行的合理解释是( ) A该反应是分解反应B该反应的熵增效应大于焓变效应C该反应是熵减反应D该反应是放热反应B 该反应是吸热反应，但不能只用焓判据来判断反应进行的方向。该反应是熵增反应，且能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应，B 项正确。3对于平衡体系 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)，下列结论正确的是( ) A若此反应为放热反应，则该反

9、应在任何条件下均可自发进行B若 m np q，则此反应的 S0C若此反应的 H0、 S0，则该反应在任何条件下均可自发进行D无论 m n与 p q的大小关系如何，该反应过程均是熵增加的过程B 放热的熵增反应才能在任何条件下均可自发进行，A、C 项错误；气体分子数增加，反应的 S0，故 B项正确。4灰锡结构松散，不能用于制造器皿；而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制造的器皿放在 0 、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(已知在 0 、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应，焓变和熵变分别为 H2 180.9 Jmol1 和 S6.61 Jmol 1 K1 )( )A会

10、变 B不会变C不能确定 D升高温度才会变A 在等温、等压条件下，自发反应总是向着 H T S0 的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在 0 、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应白锡灰锡的 H T S的问题。 H T S2 180.9 Jmol1 273 K(6.61 Jmol1 K1 )376.37 Jmol 1 0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。利用 H T S判断反应方向的方法(1)符号判断法 H S H T S 反应情况 举 例0 0 负值在任何温度下反应都能自发进行H2(g)F 2(g)=2HF(g)0 0 正值 在任何温度下反应都不能 2CO(g)=2C(

11、s)O 2(g)自发进行0 0低温为正；高温为负低温下反应不能自发进行；高温下反应能自发进行CaCO3(s)=CaO(s)CO 2(g)0 0低温为负；高温为正低温下反应能自发进行；高温下反应不能自发进行NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)(2)象限判断法当 堂 达 标固 双 基教师备选下列说法正确的是( )A氨气和氯化氢的反应是熵增加的反应B氨气和氯化氢的反应是焓增加的反应C碳酸氢铵的分解是熵值增加的反应D碳酸氢铵的分解由于是焓减小的反应，所以不能自发进行C 氨气和氯化氢的反应是气体体积减小的化合反应，所以熵减小、焓减小；碳酸氢铵的分解是一个气体体积增加的分解反应，所以是一个熵增加、焓

12、增加的反应。1以下反应均为自发反应，其中不能用焓判据解释的是( )A2Na(s)Cl 2(g)=2NaCl(s) H0BC 3H8(g)5O 2(g)=3CO2(g)4H 2O(l) H0C2NH 4Cl(s)Ca(OH) 2(s)=2NH3(g)CaCl 2(s)2H 2O(l) H0D2Mg(s)O 2(g)=2MgO(s) H0C C 项反应的 H0，由焓判据判断反应不能自发进行，而题给条件是能自发进行，所以 C项中的反应不能用焓判据解释。2下列生活中的自发过程能用熵判据解释的是( )A自然界中水由高处往低处流B低于 0 时水变成冰C墨水滴到水中会扩散到整个水体D铁器暴露在潮湿的空气中会

13、生锈并放出热量C 熵变在某种意义上可以理解为体系混乱程度的变化，体系中微粒排列越规则，熵越小，越混乱，熵越大。C 项中墨水在水中扩散开是熵增加的过程。故选 C项。3对于化学反应，下列说法不正确的是( )A H T S0：可逆反应(化学平衡状态)B H T S0：非可逆反应(正向自发)C H T S0：非可逆反应(正向非自发，逆向自发)D H0， S0：可逆反应(正反应自发)D H T S0 表明反应为平衡状态，属于可逆反应； H T S0 属于正向自发反应，逆向非自发反应，属于非可逆反应； H T S0 属于逆向自发反应，正向非自发反应，是非可逆反应，故 A、B、C 项正确。对于 D项， H0， S0，属于吸热、熵减的反应，正反应一定不能自发进行，故 D项错误。4已知电子工业中清洗硅片上的 SiO2(s)的反应为 SiO2(s)4HF(g)= =SiF4(g)2H 2O(l) H(298.15 K)94.0 kJmol 1 ， S(298.15 K)75.8 Jmol1 K1 ，假设 H和 S不随温度而变化，则此反应自发进行时的温度_。解析 要使反应能够自发进行，则 H T S0，即94.0 kJmol1 T(75.8 Jmol 1K1 )103 kJJ1 0，故 T1 240 K。94.0 kJmol 175.8 Jmol 1K 110 3kJJ 1答案 小于 1 240 K