2020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课件 新人教版选修4

[明确学习目标]1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.了解熵和熵变的概念。3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。23学生自主学习1．自发过程与自发反应的比较2．化学反应进行方向的判据(1)焓判据放热反应过程中体系能量，具有的倾向，因此可用来判断反应进行的方向。(2)熵判据①熵：科学家用(符号为□11S)来量度这种混乱(或无序)的程度。其特点是同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)S(s)。□07降低□08自发进行□09焓变□10熵□12□13②熵增原理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ΔS)零。③熵判据体系有自发地向混乱度(即)的方向转变的倾向，因此可用来判断反应进行的方向。(3)复合判据综合考虑和的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。□14增大□15大于□16增加□17熵增□18熵变□19焓判据□20熵判据自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？提示：自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如C的燃烧是一个自发反应，但要想发生反应，需点燃(借助外界条件)才能发生；NaCl和H2O反应生成NaOH、H2和Cl2是非自发的，但在通电(借助外力)的条件下可以发生。提示23课堂互动探究1.自发反应2．焓判据：ΔH0有利于反应自发进行，自发反应不一定要ΔH0，焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。3．熵判据(1)熵值越大，混乱程度越大。(2)ΔS0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要ΔS0。熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。4．复合判据(1)研究表明，在温度、压强一定条件下，化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果。ΔG＝ΔH－TΔS0反应自发进行ΔG＝ΔH－TΔS0反应非自发进行(2)数学象限法判断化学反应的自发性(如图)[即时练]1．下列关于判断过程方向的说法正确的是()A．所有自发进行的化学反应都是放热反应B．高温、高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C．由能量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D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同答案C答案解析有些吸热反应也可以自发进行，如2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是吸热反应，又是熵增的反应，高温下可自发进行，A不正确。高温、高压使石墨转化为金刚石，要向体系中输入能量，本质仍然是非自发的，B不正确。同一物质：气态时的熵值最大，液态时次之，固态时熵值最小，D不正确。解析2．已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·(mol·K)－1，则：(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)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。(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________(结果保留一位小数)。答案(1)不能(2)能(3)1111.6K答案解析(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·(mol·K)－1≈130.5kJ·mol－10，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH0、ΔS0，所以根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，在温度较高的时候，ΔG可能小于0。(3)根据ΔG＝ΔH－TΔS0时反应可自发进行，则有：TΔH/ΔS≈1111.6K。解析[易错警示](1)不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。(2)不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。(3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。(4)不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一致。本课归纳总结化学反应进行的方向化学反应进行的类型自发反应特点实例非自发反应化学反应方向的判据焓判据熵判据复合判据：ΔG＝ΔH－TΔS23学习效果检测1．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C答案解析焓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。可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A、B两项错误；焓变只表达化学反应是吸热还是放热，不能用来独立判断反应的自发性，D项错误；ΔH0，说明反应为吸热反应，不利于反应自发进行，C项正确。解析2．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为ΔH－TΔS0反应能自发进行ΔH－TΔS0反应不能自发进行设反应A===D＋EΔH－TΔS＝(－4500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须()A．高于409KB．低于136KC．高于136K而低于409KD．低于409K答案A答案解析要防止反应发生需满足ΔH－TΔS0的条件，解不等式得T409，故A正确。解析3．以下自发反应需用焓判据来解释的是()A．硝酸铵自发地溶于水B．H2O(l)===H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ·mol－1C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1答案D答案解析A项可用熵的增加来解释其自发过程，B、C两项反应后气体体积增大，其自发过程可结合熵的增加来解释；D项是放热反应，由于反应放热有利于反应的自发进行，故可用焓判据来解释说明。解析4．下列有关说法正确的是()A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程熵值增大B．SO2(g)===S(s)＋O2(g)ΔH0，ΔS0，该反应能自发进行C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)ΔH0，低温下能自发进行D．某温度下SO2(g)＋12O2(g)===SO3(g)，K＝cSO2·c12O2cSO3答案C答案解析反应由气体物质生成液体物质是熵值减小的反应，A项不正确；ΔH0，ΔS0，反应不能自发进行，B项不正确；C项中是一个ΔH0，ΔS0的反应。由ΔH－TΔS可知，反应在低温下能自发进行，C项正确；D项中K＝cSO3cSO2·c12O2。解析5．下列对化学反应预测正确的是()答案B答案解析根据复合判据：ΔG＝ΔH－T·ΔS，M(s)X(g)＋Y(s)，固体分解生成气体，为熵增反应，ΔH0时，在高温下，能自发进行，A错误；W(s)＋xG(g)2Q(g)ΔH0，能自发进行，若熵增，任何温度下都能自发进行，若熵减，在低温条件下能自发进行，所以，G的计量数不确定，x等于1、2或3时，都符合题意，B正确；4X(g)＋5Y(g)4W(g)＋6G(g)是熵增反应，当ΔH0时，在高温下可能自发进行，C错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l)4Q(s)为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，D错误。解析6．(1)化学反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ·mol－1，ΔS(298K)＝＋169.6J·mol－1·K－1，常温下(298K)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行，CaCO3分解反应要自发进行，温度T应高于________K(结果保留一位小数)。(2)化学反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100kPa下：ΔH＝－113.0kJ·mol－1，ΔS＝－145.3J·mol－1·K－1，反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。(3)求反应2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的熵变。已知：HCl(g)的S＝＋186.6J·K－1·mol－1，H2(g)的S＝＋130J·K－1·mol－1，Cl2(g)的S＝＋223J·K－1·mol－1，ΔS＝________。答案(1)不能1050.7(2)能(3)－20.2J/(mol·K)答案解析(1)298K时，ΔH－TΔS＝＋178.2kJ·mol－1－298K×169.6×10－3kJ/(mol·K)≈＋127.7kJ·mol－10，故常温下该反应不能自发进行。当ΔH－TΔS＝0时，T＝ΔHΔS＝178.2kJ/mol169.6×10－3kJ/mol·K≈1050.7K，故当T1050.7K时，ΔH－TΔS0，反应才能自发进行。(2)298K时，ΔH－TΔS＝－113.0kJ/mol－298K×[－145.3×10－3kJ/(mol·K)]≈－69.7kJ/mol0，因此常温下反应能自发进行。(3)ΔS＝＋130J/(mol·K)＋223J/(mol·K)－2×186.6J/(mol·K)＝－20.2J/(mol·K)。解析