第二单元 化学反应的方向和限度新颖的课程导入教案

第四节 化学反应进行的方向

一、课标要求

（一）学习目标：了解熵的基本涵义及能量判椐和熵判椐的基本内容。能判断化学反应的焓变与熵变对反应进行方向的影响。

（二）学习重点、难点：焓减与熵增与化学反应方向的关系

二、学习过程

化学反应进行的方向问题需要讨论和解决，科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提供了互相关联的焓判据和熵判据，为反应进行的方向问题提供了必要的依据。

（一）理解“自发过程”和“自发反应”

自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动的进行的过程。

自发反应：在给定条件下，能自发地进行到显著程度的反应。

非自发反应：不能自发的进行，必须借助某种外力才能进行的反应。一般的一个过程是自发的，其逆过程就是非自发的，非自发过程想要发生，则必须对它做功。

自发过程的特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态（体系对外部做功或释放能量）；

②在密闭条件下，体系有从有序变为无序的倾向性。

（二）．反应方向的焓判据

水由高处往低处流，自由落体，电流由电位高的地方向电位低的地方流，铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，室温下冰块会融化。这些都是_____________，它们的逆过程是_____________。

焓判据：________________

__________________________________ ___

__

。

理解：①焓变△H

，体系的恒压热效应；

②大量化学实验事实证明：多数能自发进行的化学反应是放热的，既△H < 0。如：甲烷的燃烧、氢气的燃烧、铁的生锈等，常温Fe（OH）2氧化为Fe（OH）3的反应是自发的是放热的，双氧水的分解是自发的放热的。

③不少吸热反应也能自发进行，如：在25℃、1.01×105Pa时，

2N2O5（g）== 4NO2(g) + O2

(g)

△H= + 56.7kJ / mol

(NH4)2CO3(s) == NH4HCO3(s) + NH3(g)

△H= + 74.9kJ / mol

还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：CaCO3的分解

CaCO3 (s) ==CaO(s) + CO2(g)

△H (298K) = + 178.2kJ / mol , △H (1200K)= + 176.5kJ / mol

④

有③可知反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。

（三）．反应方向的熵判据

固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀，这些过程都是_____________的。

熵判据：

。

“熵”的含义：

。

熵值的大小判断：

（1）同种物质：_____________ > _____________ > _____________（填“气态”“液态”“固态”）

（2）与物质的量成正比

反应熵变

△S = 生成物总熵—反应物总熵

产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，△S通常为__________，为熵_________反应，反应自发进行。

发生离子反应的条件之一是生成气体。△S通常为____________，为熵_____________反应，反应自发进行。

（3）许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行，如

2H2O2 (aq) = 2H2O (l) + O2 (g)

△S = + 467.4 J·mol-1·K-1

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，如

CaCO3 (s) ==CaO(s) + CO2(g)

△S = + 169.6 J·mol-1·K-1

（4）有上述事实证明反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。

（四）．自由能变化判据

1、复合判据：在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应_____________有关，又与反应_____________有关。研究表明，在温度和压强一定的条件下，化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果，，判断化学反应自发性的判据是：△H

—T△S

2、体系自由能变化：（△G、单位：KJ/mol）：△G = △H

—T△S

体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。

△H

—

T△S < 0

；

△H

—T△S = 0

；

△H

—T△S > 0

。

3、恒温恒压时，三种情况

①△H < 0 、△S > 0 ，则该反应一定能自发进行；

②△H > 0 、△S< 0 ，则该反应一定不能自发进行；

③如果△H < 0 、△S< 0 （或△H > 0 、△S > 0），反应能否自发进行与反应的温度有关。

【随堂练习一】碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是

（

）

A．其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大

B．其分解是因为外界给予了能量

C．其分解是吸热反应，据焓判据不能自发分解

D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解

【随堂练习二】自发进行的反应是

（

）

A．吸热反应

B．放热反应

C．熵增加反应

D．熵增加或者放热反应。

【随堂练习三】在298K下，如将1mol蔗糖溶解在1L水中，此溶解过程中体系的△H

—T△S和△S的变化情况是（

）

A.

△H

—T△S > 0 ，△S< 0

B.△H

—

T△S < 0，△S > 0 C. △H

—T△S > 0 ，△S > 0

D.△H

—

T△S < 0，△S< 0 【随堂练习四】下列自发过程可用能量判据来解释的是(

) A.

NH4NO3自发地溶于水

B. 石灰石在高温下分解

C . (NH4)2CO3 (s) == NH4HCO3(s) + NH3(g)

△H= + 74.9kJ / mol

D. 2H2(g) + O2(g) == 2H2O (l)

△H= -285.8kJ / mol

课后作业

1．我们主要从三个方面讨论一个化学反应的原理，其中不属于这三个方面的是

（

）

A．反应进行的方向

B．反应的快慢

C．反应进行的限度

D．反应物的多少

2．下列说法正确的是

（

）

A．凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的

B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变

C．自发反应在恰当条件下才能实现

D．自发反应在任何条件下都能实现

3．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．熵增加或者放热反应

4．下列说法正确的是

（

）

A．放热反应一定是自发进行的反应

B．吸热反应一定是非自发进行的

C．自发进行的反应一定容易发生

D．有些吸热反应也能自发进行

5．过程的自发性的作用是

（

）

A．判断过程的方向

B．确定过程是否一定会发生

C．判断过程发生的速率

D．判断过程的热效应

6．下列过程是非自发的是

（

）

A．水由高处向低处流

B．天然气的燃烧

C．铁在潮湿空气中生锈

D．室温下水结成冰

7．水的三态的熵值的大小关系正确的是

（

）

A．Sm（s）＞Sm（l）＞Sm（g）

B．Sm

（l）＞Sm（s）＞Sm（g）

C．Sm（g）＞Sm（l）＞Sm（s）

D．Sm（g）＞Sm（s）＞Sm

（l）

8．下列过程属于熵增加的是

（

）

A．一定条件下水由气态变为液态

B．高温高压条件下使石墨转化为金刚石

C．散落的火柴的无序排列

D．CO点燃时生成CO2

9．科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于

和由

变为

的自然现象，提出了互相关联的

判据和

判据，为最终解决上述问题提供了必要的依据。

10．在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的

增大，这个原理也叫做

原理。在用来判断过程的方向时，就称为

判据。不难理解，即使是同一物质，应该存在着

时的熵值最大，

时次之，

时最小的这样一种普遍规律。

11．在298 K时，下列反应的ΔH依次为：

C2H5OH（l）

+3O2（g）→2CO2（g）

+ 3H2O（l）；△H1

= -1366．8 kJ

mol—1

．C（石墨）

+ O2（g）

→ CO2（g）；△H2

= -393．5 kJ

mol—1

．H2（g）

+ 1/2O2（g）

→H2O（l）；△H3

= -285．8kJ

mol—1

．乙醇（C2H5OH）、氢气、石墨和氧气的熵值分别为：161．0J·mol—1·K—1、130．6J·mol—1·K—1、5．74J·mol—1·K—1、205．3 J·mol—1·K—1，则298K时，由单质生成1

mol乙醇的ΔH、ΔS及ΔH-TΔS分别为多少？