第二单元 化学反应的方向和限度教学设计方案

化学反应原理

化学反应的方向和限度

化学反应的方向和判断依据

【学习目标】

1、知识与技能：（1）理解熵的概念

（2）能初步利用焓变和熵变说明化学反应进行的方向

2、过程与方法：通过联系生活以及自然界的普遍变化规律引导学生理解判断自发反应进行的两个因素。

3、情感态度与价值观：通过从现象分析到理论探究，培养学生科学的研究方法。

【学习重点】

自发反应与反应方向的判断。

【学习难点】

熵变与焓变的理解。

【课前预习】

1、“自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生”这句话对吗？说明理由。

2、“放热反应可以自发进行，吸热反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？说明理由。

3、根据熵和熵变的意义，说明下列过程属于熵增过程还是熵减过程？

（1）少量食盐溶于水

（2）碳和氧气反应生成CO（g）

（3）水蒸气变成液态水

【思考交流】

1：讨论下列反应在室温下能否自发进行。如能自发进行，请写出相应的化学方程式。

1、水分解成氢气和氧气的反应。

2、氯气与溴化钾溶液的反应。

3、乙烯与溴单质的反应。

4、绿色植物的光合作用。

究竟如何判断某个反应进行的方向或者说反应是否自动进行？什么是自发反应？自发反应的特点是什么？

1

化学反应原理

化学反应的方向和限度

2：下列反应都能自发进行，分析其可能的原因

3Fe(s) + 2O2(g) = Fe3O4(s)

△H

= -1118.4 kJ·mol-1

C(s) + O2(g) = CO2(g)

△H

= -393.509 kJ·mol-1

CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)

△H

= -890.36 kJ·mol-1

你知道这些反应能自发进行的

主要原因吗？

3：是什么因素促使吸热反应也能自发进行呢？什么是熵？符号？

什么是熵变？符号？

ΔS>0体系的混乱度增大，

反应自发进行；

ΔS<0 体系的混乱度减小，

反应自发进行。

判断下列过程的熵变大于零还是小于零

①

H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)

②

NaOH（s）==Na+(aq)+OH-(aq)

③

N2(g)+3H2（g）2NH3(g)

高温

④

CaCO3(s) == CaO3(s) + CO2(g)

导致混乱度增加的因素

1、

同一物质在气态时熵值

，液态

，固态时

。

2、

固体的

过程、墨水

过程和气体的

过程。

3、

产生气体的反应和气体的物质的量

的反应。

【知识归纳】要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反

应的焓变△H和熵变△S

1、物质具有的能量趋于降低

焓(H)判据：H(焓变)<0，放热反应

2、物质的混乱度趋于增加

熵(S)判据：S(熵变)>0，熵增原理

2

化学反应原理

化学反应的方向和限度

恒T恒P 焓变

H＜0 H＞0 H＜0 H＞0 熵变

S＞0 S＜0 S＜0 S＞0 化学反应能否自发进行

一定自发

一定非自发

低温自发

高温自发

于一个化学反应能否自发进行，可用体系自由能的变化（△G）来判断。

＜

0 ，一定能自发进行

△G = △H－T△S

＝

0 ，达到平衡状态

【当堂反馈】

＞

0 ，一定不能自发进行

1、下列说法正确的是：（

）

A．凡是放热反应都是自发的。

B．铁在潮湿空气中生锈是自发过程

C．自发反应都是熵增大的反应。

D．电解池的反应是属于自发反应

2、下列反应一定能自发进行的是（

）

A、放热反应

B、熵增加的反应C、熵增加的吸热反应D、熵增加的放热反应

3、下列说法中正确的是（

）

A．某反应低温条件下能自发进行，那么高温条件下也一定能自发进行

B．某反应高温条件下不能自发进行，那么低温条件下也不能自发进行

C．反应方向是由焓变和熵变共同决定的，与反应温度无关

D．温度有可能对反应的方向起决定性的作用

4. 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. 2H2(g)+O2(g) ==2H2O(g) C. 散落的火柴的无序排列

D. NH4HCO3(s) ==NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) 5. 对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是

(

) A．若ΔH＜0，ΔS＞0，任何温度下都能自发进行

B．若ΔH＞0，ΔS＜0，任何温度下都不能自发进行

C．若ΔH＞0，ΔS＞0，低温时可自发进行

D．若ΔH＜0，ΔS＜0，低温时可自发进行

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化学反应原理

化学反应的方向和限度

【课后训练】

1.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

2. 下面是生活中的几个自发过程，你认为其中能用熵判据解释的是

（

）

A. 自然界中水由高处往低处流 B. 0℃时水变为冰

C. 墨水滴到水中会扩散到整个水体

D. 铁器暴露在潮湿空气中会生锈并放出热量

3. 如果一个反应△H－T△S值为零，则此反应

（

）

A. 能自发进行

B. 是放热反应

C. 不进行

D. 处于平衡状态

4. 下列几个过程中，属于熵减的变化是

（

）

A. 干冰的升华

B. NaCl溶于水

C. NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s) D. 2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

5. 已知：Mg(s)+Cl2(g)==MgCl2(s)

△H(298K) =－642 kJ·mol1，试判断下列说法正确的是－（

）

A. 在任何温度下，正向反应是自发的

B. 在任何温度下，正向反应是不自发的

C. 高温下，正向反应是自发的；低温下，正向反应不自发

D. 高温下，正向反应是不自发的；低温下，正向反应自发

6. 以下自发过程可用能量判据来解释的是

（

）

A．硝酸铵自发地溶于水

B．两种理想气体自发混合时热效应为0 C．(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9 kJ·molD．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

△H=-571.6 kJ·mol

4

－1 －1

化学反应原理

化学反应的方向和限度

7. 下列关于自发过程的说法中正确的是

（

）

A. 自发过程的逆过程在此条件下是非自发的

B. 自发变化一定能进行，非自发变化一定不能进行

C. 自发反应一定能进行彻底

D. 可以通过改变温度或加催化剂的办法使非自发反应转变为自发反应

8. 常温下氯化铵自发溶解过程表示如下，NH4Cl(s)==NH4＋(aq)+Cl－(aq) △H(298K)= 14.7kJ·mol1，下列关于此过程的判断中正确的是

（

）

－A. 溶解过程都是吸热的

B. 此过程的熵变一定大于0 C. 无法判断此过程的熵变大小

D. 氯化铵的溶解过程在任何温度下都自发

9. 已知碳酸钙的分解①CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)仅在高温下自发；氯酸钾的分解②2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)在任何温度下都自发，下面有几组焓变数据，其中可正确的是

（

）

A.△H1＝－178.32kJ·mol1

△H2＝－78.3kJ·mol1

－－B．△H1＝178.32kJ·mol1

△H2＝－78.3kJ·mol1

－－C．△H1＝－178.32kJ·mol1

△H2＝78.3kJ·mol1

－－D．△H1＝178.32kJ·mol1

△H2＝78.3kJ·mol1

－－10. 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. 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. 碳酸铵分解是因为外界给予了能量

C. 碳酸铵分解是吸热反应，此反应不应该自发进行，必须借助外力才能进行

D. 碳酸盐都不稳定，都能自发分解

11.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(298K)=-393.5kJ/mol和C(金刚石，S)+O2(g)==CO2(g) △H(298K)=-395.4kJ/mol，已知相同条件下石墨的熵值大。从理论上判断下列关于金刚石和石墨的相互转化的说法正确的是

（

）

A. 石墨转化成金刚石是自发进行的过程

B. 石墨转化成金刚石的反应必须借助外动力

C. 石墨转化为金刚石仅在高温下自发

D. 金刚石转化为石墨仅在高温下自发

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化学反应的方向和限度

二、填空题

12. 判断下列过程的熵变的正负（填“>0”或“<0”）

(1) 溶解少量蔗糖于水中，

△S__________；

(2) 纯碳和氧气反应生成

CO(g)，

△S__________；

(3) 液态水蒸发变成水蒸气，

△S____________；

(4) CaCO3(s)加热分解生成CaO(s)和CO2(g)，△S____________。

13. 已知反应N2O4(g)==2NO2(g)

△H=57.24kJ·mol1

△S=176J·mol1·K1则在298.15K时－－－该反应自发向

进行（填“左”或“右”），在500K时反应自发向

进行。

14.由铁矿石生产金属铁有两种可能的途径：

①Fe2O3(s)+3∕2C(s)==2Fe(s)+ 3∕2CO2(g)

－－－△H=231.93kJ·mol1

△S=276.32J·mol1·K1

②Fe2O3(s)+3H2(g)==2Fe(s)+3H2O(g)

－－－△H=96.71kJ·mol1

△S=138.79J·mol1·K1

(1)试判断这两个反应在高温还是低温下自发进行

。

(2)上述反应中的

（填序号）可以在较低温度下进行。

三、计算题

15. 电子工业中清洗硅片上的SiO2（s）的反应是

SiO2(s)+4HF(g) ==SiF4(g)+2H2O(g)

△H(298.15K)=-94.0kJ·mol-1

△S(298.15K)=-75.8J·mol-1 ·K-1 设△H和△S不随温度而变，试求此反应自发进行的温度条件。

16.高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气：N2（g）＋O2（g）==NO（g）。式通过计算说明在1200℃的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？（已知：△H=180.50 kJ·mol-1 ，△S=247.7J·mol-1 ·K-1 ）

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