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1、漯河高中有效教学学导型课工具单 高一年级化学学科组设计 成功就是你比别人早一点儿学会反思！有效教学高效学习路线图 第 1 页(共 4 页)有效教学高效学习行动路线图之选修 4-第二章 第四节 化学反应进行的方向【学习目标】1、了解熵与熵变的概念。2、了解熵变与焓变这两个因素对化学反应的共同影响，并掌握定量判断反应方向的关系式：G=HTS 3、通过分析关系式G=HTS，能够根据反应焓变的吸热或放热、反应熵变的熵增或熵减来定性分析反应焓变和反应熵变对反应方向的影响 重点：用能量判据和熵判据分析化学反应进行的方向；难点：焓变与熵变对化学反应的共同影响；【自主学习】【问题 1】什么是熵变、焓变、自由能
2、？三着的关系如何？【问题 2】化学反应进行的方向是综合判断还是根据一种方法判断？【新知学习】一、判断化学反应进行方向的判据 1能量(焓)判据 经验表明，自发过程的共同点是体系趋向于从 状态转变为 状态(这时体系会对 或者 )，由此总结出的经验规律就是能量(焓)判据。能量判据规律：(1)多数能自发进行的化学反应都是放热反应。例如：在常温常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热。4Fe(OH)2(s)O2(g)2H2O(l)4Fe(OH)3(s)H(298 K)444.3 kJ mol1 (2)有不少吸热反应也能自发进行。如：NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)CO2(g)
3、CH3COONH4(aq)H2O(l)H(298 K)37.30 kJ mol1 (3)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。如在室温下和较高温度下均为吸热过程的 CaCO3的分解反应：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)H176.5 kJ mol1 所以焓变 决定反应能否自发进行的唯一因素。注意：自发进行的反应不一定都是由高能量状态到低能量状态的过程，如NH4NO3溶于水是吸热过程，由低能量到高能量状态。因此能量判据只是判断反应方向的一个依据。2熵判据 在密闭条件下,体系有由 自发地转变为 的倾向。因为与有序体系相比，“更加稳定”，科学家把这种因素称作 。在
4、与 的体系中，自发过程将导致体系的熵 ，这叫做 原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。对于同一种物质，态时熵值最大，态时次之，态时熵值最小。漯河高中有效教学学导型课工具单 高一年级化学学科组设计 成功就是你比别人早一点儿学会反思！有效教学高效学习路线图 第 2 页(共 4 页)熵判据规律：熵变与反应方向的关系 化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变S 为 总熵与 总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。(1)许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行。产生气体和气体的物质的量增大的反应，均为熵增加反应。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l
5、)O2(g)S467.4 J mol1 K1 NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)S184.05 J mol1 K1 (2)有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。例如:CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)S=169.6 J mol-1 K-1 C(石墨,s)H2O(g)CO(g)H2(g)S=133.8 J mol-1 K-1 (3)铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。2Al(s)+Fe2O3(s)Al2O3(s)+2Fe(s)S=-39.35 Jmol-1 K-1 事实证明，变是与反
6、应能否自发进行有关的另一个因素。二、化学反应进行方向的判断 事实告诉我们，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发生的速率。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。1反应进行方向的判断 很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果。因此，要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变(H)和熵变(S)。在恒温恒压时，可从三种情况来考虑：(1)如果反应的H0、S0，则该反应 能自发进行；(2)如果反应的H0、S0，则该反应 能自发进行；(3)如果反应的H0、S0(或H0
7、、S0)，反应是否能自发进行与反应的 有关。其中：当H0、S0 时，时能自发，时不自发；当H0、S0 时，时不自发，时能自发。2自由能 反应的自发性与化学反应的焓变、熵变和温度等有关，所以人们定义了一个用来判断化学反应能否自发进行的新的物理量在一个特定的热力学过程中，系统可对外输出的“有用能量”(G 表示的是其中的吉布斯自由能)，并用G 表示 。G HT S (H 为体系的焓变，T 为体系的温度，S 为体系的熵变)：当G0 时，反应 自发进行；当G0 时，反应处于 状态；当G0 时，反应 自发进行，而其逆反应 自发进行。点睛示例：知识点 1：有关能量判据的考查 例 1 下列各项中能用能量判据解
8、释过程方向的是()A水总是自发地由高处往低处流 学反应进行的方向学习目标了解熵与熵变的概念了解熵变与焓变这两个因素对化学反应的共同影响并掌握定量判断反应方向的关系式通过分析关系式能够根据反应焓变的吸热或放热反应熵变的熵增或熵减来定性分析反应焓变和反应自主学习问题什么是熵变焓变自由能三着的关系如问题化学反应进行的方向是综合判断还是根据一种方法判断新知学习一判断化学反应进行方向的判据能量焓判据经验表明自发过程的共同点是体系趋向于从状态转变为状态这时体系温常压下氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的反应放热有不少吸热反应也能自发进行如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
9、如在室温下和较高温度下均为吸热过程的的分解反应所以焓变漯河高中有效教学学导型课工具单 高一年级化学学科组设计 成功就是你比别人早一点儿学会反思！有效教学高效学习路线图 第 3 页(共 4 页)B反应：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ mol1能自发进行 C有序排列的火柴散落时成为无序排列 D多次洗牌以后，扑克牌的混乱排列的几率大 知识点 2：有关熵判据的考查 例 2 下列吸热反应中，在高温下不能自发进行的是()A2CO(g)2C(s)O2(g)B2N2O5(g)4N O2(g)O2(g)CNH4HCO3(s)NH3(g)H2O(g)C O2(g)DMgCO3(s)MgO
10、(s)C O2(g)知识点 3：化学反应进行方向的综合判断 例 3 已知在 101 kPa、298.15 K 时，石灰石分解反应：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)H178.3 kJ mol1 S160.4 J mol1 K1，试判断反应的自发性及自发进行的最低温度。【知识整合】定温、定压时化学反应方向的判定(综合判据)不同情况 H 符号 S 符号(GHTS)符号 反应情况 1 任何温度下反应 自发进行 2 任何温度下反应 自发进行 3 低温 低温时反应 自发进行 高温 高温时反应 自发进行 4 低温 低温时反应 自发进行 高温 高温时反应 自发进行 【课堂检测】：1下列叙述中正确的是
11、()A所有的自发反应都是放热反应 B所有的反应都是从能量高的物质向能量低的物质转化的方向进行 C反应总是自发的由无序转化为有序 D只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的 2下列关于能量判据和熵判据的说法中，不正确的是 ()A放热的自发过程可能是熵减小过程，吸热的自发过程一定为熵增加过程 B由能量(焓)判据和熵判据组合成的复合判据，将更适合于所有的过程 C在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1200 K)下则能自发进行 D放热过程(H0)或熵增加(S0)的过程一定是自发的 3下列说法正确的是 ()A 凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 B 自发反
12、应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 C 自发反应也需要一定的条件 D 自发反应在任何条件下都能实现 4下列过程是非自发的是 ()A水由高处流向低处 B天然气的燃烧 C铁在潮湿的空气中生锈 D室温下水结成冰 5下列体系的熵变(S)大于零的是 ()学反应进行的方向学习目标了解熵与熵变的概念了解熵变与焓变这两个因素对化学反应的共同影响并掌握定量判断反应方向的关系式通过分析关系式能够根据反应焓变的吸热或放热反应熵变的熵增或熵减来定性分析反应焓变和反应自主学习问题什么是熵变焓变自由能三着的关系如问题化学反应进行的方向是综合判断还是根据一种方法判断新知学习一判断化学反应进行方向的判据能量焓判据经
13、验表明自发过程的共同点是体系趋向于从状态转变为状态这时体系温常压下氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的反应放热有不少吸热反应也能自发进行如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在室温下和较高温度下均为吸热过程的的分解反应所以焓变漯河高中有效教学学导型课工具单 高一年级化学学科组设计 成功就是你比别人早一点儿学会反思！有效教学高效学习路线图 第 4 页(共 4 页)A水蒸汽冷凝成水 BCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)C乙烯聚合成聚乙烯 DN2O4(g)=2NO2(g)6已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(石墨、s)+O2(g)=CO2(g)H
14、2=393.5kJ/mol，C(金刚石、s)+O2(g)=CO2(g)H2=395.4kJ/mol。关于石墨和金刚石的相互转化，下列说法正确的是 ()A石墨转化成金刚石是自发进行的过程 B金刚石转化成石墨是自发进行的过程 C相同质量时，石墨比金刚石能量低 D相同质量时，金刚石比石墨能量低【课后巩固】1下列说法正确的是 ()A凡是放热反应都能自发进行 B有的吸热反应也能自发进行 C能自发进行的反应一定是放热反应 D反应焓变是判断反应能否自发进行的惟一依据 2碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是()A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B碳酸铵分
15、解是因为外界给与了能量 C碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D碳酸盐都不稳定，都能自发分解 3对于化学反应方向的确定，下列说法不正确的是 ()A在温度、压强一定的时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 B温度、压强一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行 C反应焓变是决定反应能否自发进行的惟一因素 D固体的溶解过程与焓变有关 4下列说法不正确的是 ()A焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应 B在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱度越大，熵值越大 C一个反应能否自发进行取决于反应吸热还是放热 D一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共
16、同影响结果有关 5等温等压过程，在高温下不自发进行，而在低温时可自发进行的条件是()A H0 S0 S0 CH0 DH0 S0 625oC 和 101kPa 时，反应 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)，H=56.7kJ/mol，自发进行的原因是 ()A是吸热反应 B是放热反应 C是熵减小的反应 D熵增效应大于能量效应 7已知：反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H(298K)178.3kJ mol1 S(298K)=169.6 J mol1 K1 通过计算判断此反应在室温下能否自发进行并粗略计算此反应能自发进行的最低温度。【我的问题】。学反应进行的方向学习目标了解熵与熵变的概念了解熵变与焓变这两个因素对化学反应的共同影响并掌握定量判断反应方向的关系式通过分析关系式能够根据反应焓变的吸热或放热反应熵变的熵增或熵减来定性分析反应焓变和反应自主学习问题什么是熵变焓变自由能三着的关系如问题化学反应进行的方向是综合判断还是根据一种方法判断新知学习一判断化学反应进行方向的判据能量焓判据经验表明自发过程的共同点是体系趋向于从状态转变为状态这时体系温常压下氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的反应放热有不少吸热反应也能自发进行如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在室温下和较高温度下均为吸热过程的的分解反应所以焓变