蘇教版選修4 專題2第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向與限度（第1課時(shí)） 課件（30張）.pptx

第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)方向 專題2第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1 了解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性 2 通過 有序 和 無序 的對(duì)比 了解熵和熵變的概念 3 初步了解焓變和熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響 能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)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 自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng) 1 自發(fā)過程 在一定條件下 不借助外力而自發(fā)進(jìn)行的過程 回答下列問題 1 下列現(xiàn)象的發(fā)生 你認(rèn)為是自發(fā)過程的是 填字母 a 水由高處往低處流b 氣溫升高冰雪融化c 室溫下 水自動(dòng)結(jié)成冰d 生銹的鐵變光亮 ab 2 自發(fā)過程具有的特點(diǎn) 能量角度體系趨向于從狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài) 體系對(duì)外部做功或者熱量 混亂度角度體系趨向于從狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài) 2 有下列化學(xué)反應(yīng) 白磷自燃 氯化氫分解 煤燃燒 鈉與水反應(yīng) 酸堿中和反應(yīng) 其中屬于能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng) 簡(jiǎn)稱自發(fā)反應(yīng) 的是 屬于放熱反應(yīng)的是 高能 低能 釋放 有序 無序 二 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變 熵變的關(guān)系 1 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變的關(guān)系 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) h0 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) h0 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 caco3 s cao s co2 g h 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 放 能 放 能 能 不能 能 2 自發(fā)反應(yīng)與焓變的關(guān)系多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng) 但也有很多吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 因此 反應(yīng)焓變是與反應(yīng)進(jìn)行的方向有關(guān)的因素之一 但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素 2 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)系 1 熵的概念自發(fā)過程的體系趨向于由轉(zhuǎn)變?yōu)?體系的混亂度 體系的混亂度常用熵來描述 熵的概念是表示體系的程度的物理量 其符號(hào)為s 熵值越大 體系的越大 2 影響熵大小的因素 同一條件下 不同的物質(zhì)熵值 同一物質(zhì)的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關(guān) 如同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值大小為s g s l s s 氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量越大 分子數(shù)越多 熵值越 有序 無序 增大 混亂或無序 混亂度 不同 大 3 熵判據(jù)在與外界隔離的體系中 自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵 即熵變 符號(hào) s 零 這個(gè)原理叫做 在用來判斷過程的方向時(shí) 就稱為熵判據(jù) 當(dāng) s 0時(shí) 反應(yīng)為反應(yīng) 在一定條件下自發(fā)進(jìn)行 當(dāng) s 0時(shí) 反應(yīng)為反應(yīng) 在一定條件下自發(fā)進(jìn)行 4 反應(yīng)熵變是與反應(yīng)進(jìn)行的方向有關(guān)的因素之一 但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素 如 2al s fe2o3 s al2o3 s 2fe s s 39 35j mol 1 k 1 上述反應(yīng)為熵減少的反應(yīng) 但在一定條件下 該反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 說明 熵判據(jù) 也具有一定的局限性 增大 大于 熵增原理 熵變 熵增 能 熵減 不能 1 從焓變 能量 角度 h0 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)來分析 否則 可能會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論 例1下列自發(fā)反應(yīng)可用焓判據(jù)來解釋的是a 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol 1b nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 1c 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1d caco3 s cao s co2 g h 178 2kj mol 1 解析從焓變的角度分析 化學(xué)反應(yīng)由高能狀態(tài)向低能狀態(tài)轉(zhuǎn)化 使體系能量降低 表現(xiàn)為放熱反應(yīng) 較易進(jìn)行 答案 解析 例2下列說法正確的是a 在常溫下 放熱反應(yīng)一般能自發(fā)進(jìn)行 吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行b nh4hco3 s nh3 g h2o g co2 g h 185 57kj mol 1 能自發(fā)進(jìn)行 原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的傾向c 因?yàn)殪首兒挽刈兌寂c反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān) 因此焓變和熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)d 在其他外界條件不變的情況下 使用催化劑 可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 答案 解析 解析a項(xiàng) 有些能使熵值增大的吸熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行 錯(cuò)誤 c項(xiàng) 焓變和熵變均不能單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù) 錯(cuò)誤 d項(xiàng) 使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能 增大反應(yīng)速率 不能改變反應(yīng)的方向 錯(cuò)誤 三 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與自由能變化的關(guān)系 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)知反應(yīng)是易自發(fā)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 體系的自由能變化 符號(hào)為 g 單位為kj mol 1 綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響 可用于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向的判斷 g 放熱 增加 h t s 2 已知反應(yīng) 2no g 2co g n2 g 2co2 g 在298k 101kpa的條件下 其 h 113 0kj mol 1 s 145 3j mol 1 k 1 該反應(yīng) 填 能 或 不能 用于消除汽車尾氣中的no 理由為 能 該反應(yīng)的 h t s 69 7kj mol 1 0 說明該反應(yīng)在理論上是可行的 所以能用于消除汽車尾氣中的no 解析 g h t s 113 0kj mol 1 298k 145 3 10 3kj mol 1 k 1 69 7kj mol 1 0 故理論上該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 答案 解析 1 復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)方向的有關(guān)規(guī)律 當(dāng) h0 則 g0 s0 反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行 當(dāng) h 0 s 0或 h 0 s 0時(shí) 反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān) 一般低溫時(shí)焓變影響為主 高溫時(shí)熵變影響為主 2 反應(yīng)發(fā)生的條件有多種 g h t s這個(gè)判據(jù)只能用于溫度 壓強(qiáng)一定條件下的反應(yīng) 不能用于其他條件 如溫度 體積一定 下的反應(yīng) 3 反應(yīng)的自發(fā)性只能判斷方向性 反應(yīng)能否實(shí)現(xiàn) 還要看具體的反應(yīng)條件 例3 2017 儀征中學(xué)高二4月月考 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的 h 0 s 0時(shí) 反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行 下列反應(yīng)屬于該情況的是a zn s 2hcl aq zncl2 aq h2 g b 2h2 g o2 g 2h2o l c caco3 s cao s co2 g d 2nh4cl s ca oh 2 s 2nh3 g cacl2 s 2h2o l 解析a項(xiàng)是放熱反應(yīng) h 0 反應(yīng)后氣體體積增大 s 0 正確 b項(xiàng)是放熱反應(yīng) h 0 反應(yīng)后氣體體積減小 s0 反應(yīng)后氣體體積增大 s 0 錯(cuò)誤 d項(xiàng)是吸熱反應(yīng) h 0 反應(yīng)后氣體體積增大 s 0 錯(cuò)誤 答案 解析 例4回答下列問題 1 用釕的配合物作催化劑 一定條件下可直接光催化分解co2 發(fā)生反應(yīng) 2co2 g 2co g o2 g 該反應(yīng)的 h 填 或 下同 0 s 0 在低溫下 該反應(yīng) 填 能 或 不能 自發(fā)進(jìn)行 解析該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和增加 所以 h 0 s 0 故低溫下 g h t s 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 答案 解析 不能 2 已知在100kpa 298k時(shí)石灰石分解反應(yīng)caco3 s cao s co2 g 的 h 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 3 已知caso4 s co g cao s so2 g co2 g h 218kj mol 1 該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是 答案 解析 高溫 解析自發(fā)反應(yīng)的條件是 h t s0 故t 即t值較大 該反應(yīng)應(yīng)在高溫下進(jìn)行 4 某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 則該反應(yīng)的 s 填 或 0 解析吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 即 h 0 h t s0 故 s 0 學(xué)習(xí)小結(jié) 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 2 3 4 5 1 知道了某過程有自發(fā)性之后 則a 可判斷過程的方向b 可確定過程是否一定會(huì)發(fā)生c 可預(yù)測(cè)過程發(fā)生完成的快慢d 可判斷過程的熱效應(yīng) 解析判斷某反應(yīng)是否自發(fā) 只是判斷反應(yīng)的方向 與反應(yīng)是否會(huì)發(fā)生 反應(yīng)的快慢 反應(yīng)的熱效應(yīng)無關(guān) 答案 解析 解析反應(yīng)2mg s co2 g 2mgo s c s 的 h 0 s 0 a項(xiàng)錯(cuò)誤 反應(yīng)nh3 g hcl g nh4cl s 的 s 0 低溫下能自發(fā)進(jìn)行 根據(jù) g h t s可知 h 0 b項(xiàng)錯(cuò)誤 反應(yīng)sio2 s 2c s si s 2co g 的 s 0 高溫下能自發(fā)進(jìn)行 說明反應(yīng) h 0 c項(xiàng)正確 任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)說明 h 0 s 0 d項(xiàng)錯(cuò)誤 2 2017 鹽城高二期末 下列反應(yīng)中 h 0 s 0的是a 2mg s co2 g 2mgo s c s b 低溫下能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng) nh3 g hcl g nh4cl s c 高溫下能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng) sio2 s 2c s si s 2co g d 任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng) 2h2o2 l 2h2o l o2 g 1 2 3 4 5 答案 解析 解析有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行 如 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g 故a錯(cuò) 熵變與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān) 但不能獨(dú)立地作為反應(yīng)是否自發(fā)的判據(jù) 故b錯(cuò) 物質(zhì)的量增加的反應(yīng) 其混亂度不一定增加 即 s不一定為正值 如2h2s g o2 g 2h2o l 2s s 故c錯(cuò) caco3 s 的分解產(chǎn)生了氣體 為熵增加反應(yīng) 故d正確 1 2 3 4 5 3 下列說法完全正確的是a 自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)均是放熱反應(yīng)b s為正值的反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行c 物質(zhì)的量增加的反應(yīng) s為正值d caco3 s 受熱分解為cao s 和co2 g s 0 答案 解析 解析要防止反應(yīng)發(fā)生需滿足 h t s 0的條件 解不等式得t 409k 故a正確 1 2 3 4 5 4 已知在等溫等壓條件下 化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為 h t s0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行設(shè)反應(yīng)a d e h t s 4500 11t j mol 1 要防止反應(yīng)發(fā)生 溫度必須a 高于409kb 低于136kc 高于136k而低于409kd 低于409k 答案 解析 1 2 3 4 5 5 向錐形瓶中加入約20gnh4cl晶體 在一小木塊上灑少量水 將錐形瓶放在木頭上 再向其中加入約40gba oh 2 8h2o 如圖所示 用玻璃