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

第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向,第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率,學(xué)習(xí)目標(biāo)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(yùn)用焓變與熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。,新知導(dǎo)學(xué),達(dá)標(biāo)檢測(cè),內(nèi)容索引,新知導(dǎo)學(xué),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(jìn)行的方向與H之間的關(guān)系 NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)，酸堿中和反應(yīng)是 熱反應(yīng)，H 0，常溫下 自發(fā)進(jìn)行。 2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)，該反應(yīng)是 熱反應(yīng)，H 0，常溫下 自發(fā)進(jìn)行。 NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H>0，該反應(yīng)在常溫下 自發(fā)進(jìn)行。,放,<,能,放,0，該反應(yīng)在常溫下 自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下 自發(fā)進(jìn)行。 (2)反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系 能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)多數(shù)是 反應(yīng)，H 0。 有些 反應(yīng)在室溫下能自發(fā)進(jìn)行。 反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素，但不是 因素。,不能,能,放熱,>,(3)反應(yīng)熵變 概念： 和 之差稱為反應(yīng)熵變，符號(hào)為S。 正負(fù)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.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 熵 有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。 某些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。 熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)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(fù)值,減小,增加,唯一,化學(xué)反應(yīng)方向與焓變、熵變的關(guān)系 (1)從焓變(能量)角度：H 0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。 (2)從熵變角度：S 0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。 (3)在實(shí)際的化學(xué)反應(yīng)中，若H與S符號(hào)相同時(shí)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的方向的影響作用出現(xiàn)矛盾，因此，在分析一個(gè)具體化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向時(shí)，不能孤立地使用焓判據(jù)或熵判據(jù)來(lái)分析，否則，可能會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。,解析 焓判據(jù)是指H0，按焓判據(jù)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而題給條件是能自發(fā)進(jìn)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(guò)程都能自發(fā)進(jìn)行，其中不能用“焓判據(jù)”解釋的是 A.2Na(s)Cl2(g)=2NaCl(s) H0 D.2Mg(s)O2(g)=2MgO(s) H<0,答案,解析,規(guī)律總結(jié),一般常溫下自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，焓變對(duì)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(shuō)法中正確的是 A.碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大 B.碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量 C.碳銨分解是吸熱反應(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(jìn)行的過(guò)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(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，是否能實(shí)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(jìn)行的吸熱反應(yīng)，熵變對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。,二、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響,1.用焓變和熵變的復(fù)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(jìn)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(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果。 (2)在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向HTS 0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。 HTS 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 HTS 0 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) HTS 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)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H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。 該反應(yīng)_(填“能”或“不能”)用于消除汽車尾氣中的NO，理由為_。,解析 HTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJmol1K1) 69.7 kJmol1<0，故理論上該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。,答案,解析,能,該反應(yīng)的HTS69.7 kJmol1<0，說(shuō)明該反應(yīng)在理論上可自發(fā)進(jìn)行,(1)放熱和熵增加都對(duì)HTS<0有所貢獻(xiàn)，因此放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。 (2)當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反，且二者大小相差懸殊時(shí)，某一因素可能占主導(dǎo)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(shí)，溫度可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。,特別提醒 (1)反應(yīng)發(fā)生的條件有多種，HTS這個(gè)判據(jù)只能用于溫度、壓強(qiáng)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(shí)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(jìn)行的是 A.2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g) H78.03 kJmol1 S1 110 Jmol1K1 B.CO(g)=C(s，石墨) O2(g) H110.5 kJmol1 S89.36 Jmol1K1 C.4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H444.3 kJmol1 S280.1 Jmol1K1 D.NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H37.301 kJmol1 S184.05 Jmol1K1,答案,解析,解析 A項(xiàng)為放熱的熵增加反應(yīng)，在任何溫度下都有HTS0，故該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行； C項(xiàng)為放熱的熵減小反應(yīng)，在低溫時(shí)可能有HTS<0，因此該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行； D項(xiàng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，在高溫時(shí)可能有HTS”“0，S>0，故低溫下HTS>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。,答案,解析,>,>,不能,(2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?？茖W(xué)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(xué)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(jìn)行，則反應(yīng)的H_(填“>”“<”或“”)0。,解析 因?yàn)镾<0，且HTS<0，故H<0。,答案,解析,0，S>0，則： 該反應(yīng)常溫下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。 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H>0，S>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(jìn)行。,答案,解析,不能,能,解析 常溫下石灰石不分解。,(4)已知CaSO4(s)CO(g)CaO(s)SO2(g)CO2(g) H218 kJmol1，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是_。,解析 自發(fā)反應(yīng)的條件是HTS0，故T> 即T值較大，該反應(yīng)應(yīng)在高溫下自發(fā)進(jìn)行。,答案,解析,高溫,(5)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的S_(填“>”或“0，HTS0，故S>0。,>,(6)NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)常溫下可自發(fā)進(jìn)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(jiàn)的放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)推知H符號(hào)。 (2)根據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)狀態(tài)的變化及系數(shù)的變化推知S的符號(hào)。 (3)利用反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)，HTS0,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析 由復(fù)合判據(jù)HTS綜合考慮反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 當(dāng)H>0，S>0時(shí)，不能判斷HTS的正負(fù)，與T有關(guān)； 當(dāng)H>0，S0，非自發(fā)反應(yīng)； 當(dāng)H0時(shí)，HTS<0，一定是自發(fā)反應(yīng)； 當(dāng)H<0，S0，S>0，故在一定溫度下有的吸熱反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)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(huì)兒，就會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?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(shí)打開瓶塞，出來(lái)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(jìn)行 D.吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,5.某反應(yīng)2AB(g)C(g)3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的H、S應(yīng)為 A.H>0，S0 D.H>0，S>0,解析 該反應(yīng)是一個(gè)氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，即S>0，故其逆反應(yīng)S0。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,6.回答下列問(wèn)題： (1)汽車燃油不完全燃燒時(shí)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H>0，簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：_。,解析 該反應(yīng)H>0、S0，故不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,該反應(yīng)是H>0、S0，b、c、d反應(yīng)的S>0，HTS0，所以在高溫時(shí)該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。,答案,解析,1,2,3,4,5,a,6,(3)25 和1.01105 Pa時(shí)，反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g) H56.76 kJ mol1自發(fā)進(jìn)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S對(duì)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(jìn)行，則HTS<0，即94.0 kJmol1T75.8103 kJmol1K1<0，T< 1 240 K，即只有在溫度低于1 240 K時(shí)反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)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) H(298.15 K)94.0 kJmol1， S(298.15 K)75.8 J mol1K1 設(shè)H和S不隨溫度變化而變化，試求此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度(T)條件_。,答案,解析,1,2,3,4,5,T<1 240 K,6,