资源简介

(共21张PPT)
第二章 第一节
化 学 反 应 的 方 向
汽车尾气中主要的污染物为一氧化氮和一氧化碳，
它们是现代化城市中重要的大气污染物。
为了减轻大气污染，人们提出了以下反应来处理
汽车尾气的想法，你觉得是否可行？
导
学习目标
1、知道化学反应方向与反应的焓变和熵变有关。
2、能够利用反应的焓变和熵变来判断化学反应的方向。(重点)
任务：完成导学案（5min）
学
一、反应焓变与反应方向
19世纪，一些科学家认为放映能否自发进行的决定性因素是反应热：放热反应可以自发进行，吸热反应不能自发进行。你是否认同这种观点？
讲
自发过程：在温度、压力一定的条件下，能够自动进行的过程。eg：水往低处流、电流由正极流向负极等。
分析了大量的化学反应及其焓变后人们得知，多数能自发进行的反应是放热反应。
eg：
但是，不少的吸热反应也能自发进行，eg：
还有一些反应焓变不大的吸热反应，在室温下不能自发进行，是高温下焓变并没有显著的变化，但是反应却能够自发进行，例如：
结论：反应焓变能够判断反应能否自发进行，但是不能仅用反应焓变来判断。
二、反应熵变与反应方向
思考：固体的硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖等都能溶于水，是什么因素决定它们溶解过程能自发进行的？
硝酸铵-----吸热
氢氧化钠---放热
氯化钠、蔗糖--热效应不明显

热效应（焓变）不是这些过程的决定因素。
分析后可知，固体溶解的过程的一个共同特点是固体中整齐排列的离子或分子进入溶剂，从有序变为无序。这一过程中，体系的有序程度降低，无序的程度增大。
对于大量粒子组成的体系，定义了一个新的物理量—熵，用来描述体系的无序程度。
符号为：S 单位：J·mol-1·K-1
体系无序程度越大,体系的熵值就越大。
熵值比较:
①同一物质:S(g)____S(l)____S(s)。
②相同条件下的不同物质具有不同的熵值,分子结构越复杂,熵值越大。
③S(混合物)＞S(纯净物)。
熵变
(1)定义:反应产物的总熵与反应物的总熵之差。
(2)计算式:ΔS=∑S(反应产物)-∑S(反应物)。
(3)正负判断依据。
①物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程,熵变为正值,是熵增加的过程。
②产生气体的反应和气体的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,是熵增加的反应。
产生气体的反应和气体的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,是熵增加的反应。
ΔS=+57.2J·mol-1·K-1
ΔS=+169.6J·mol-1·K-1
事实证明：熵增加(ΔS>0)有利于反应的自发进行。
有些熵增反应，常温常压下可以进行（第一个反应）；有些常温常压下不能进行，却能在高温下进行（第二个反应）。思考：是不是只有熵增反应能够自发进行呢？
事实上，有些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行，
eg：
ΔS=-39.4J·mol-1·K-1
：反应熵变能够判断反应能否自发进行，但是不能仅用反应熵变来判断。
三、用焓变和熵变综合判断反应方向
ΔH-TΔS
研究表明，在等温、等压及除了体积功以外不做功的条件下，化学反应的方向用反应焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH-TΔS。
上述判据可表达为：在等温在等温、等压及除了体积功以外不做功的条件下，自发反应总是向着ΔH-TΔS<0的方向进行，直到达到平衡。
一般规律：
(1)放热的熵增加反应一定能正向自发进行。
(2)吸热的熵减小反应一定不能正向自发进行。
(3)当焓变和熵变相差较大时,可能某一个因素占主导地位。
几个反应的焓变、熵变以及自发进行的可能性(假定反应的焓变、熵变不随温度变化而变化)
化学反应 ΔH ( kJ·mol-1) ΔS (J·mol-1·K-1) 能否正向自发进行
2KClO3(s) ==2KCl(s)+3O2(g) -78.03 +494.4 任何温度下都能正向自发进行
CO(g) ==C(s,石墨)+ O2(g) +110.5 -89.4 任何温度下都不能正向自发进行
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ==4Fe(OH)3(s) -444.3 -280.1 低温下能正向自发进行
CaCO3(s) ==CaO(s)+CO2(g) +178.2 +169.6 高温下能正向自发进行
四、素质拓展
判断化学反应进行方向的两种方法
(1)利用化学反应原理判断的几种方法。
①相对强酸(碱)可制备相对弱酸(碱)。
②强氧化性与强还原性的物质反应可生成弱氧化性与弱还原性的物质。
③稳定性弱的物质可生成稳定性强的物质。
④满足复分解反应条件的溶液中的反应。
(2)用焓变和熵变综合判断反应的方向。
合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
ΔH=-92.2 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1。
请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行
能。
ΔH-TΔS=-92.2 kJ·mol-1-298 K×(-198.2)×10-3 kJ·mol-1·K-1=
-33.136 4 kJ·mol-1<0,
反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH-TΔS 反应情况
- + 永远是负值 在任何温度下均能正向自发进行
+ - 永远是正值 在任何温度下均不能正向自发进行
+ + 低温为正,高温为负 低温时非自发,高温时自发
- - 低温为负,高温为正 低温时自发,高温时非自发
(1)当焓变和熵变的作用相反且二者大小相差较大时,其中的某一因素占主导地位。
(2)当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大时,温度对反应方向起决定作用。例如,有些反应常温下不能自发进行,在高温下能自发进行;有些反应高温下不能自发进行,在低温下能自发进行。
随堂检测
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)放热反应一定能自发进行,吸热反应一定不能自发进行。(　　)
(2)熵增反应一定能自发进行,熵减反应一定不能自发进行。(　　)
(3)能够自发进行的反应一定容易发生,也一定能反应完全。(　　)
(4)对于ΔS>0的反应,若在任何温度下均能自发进行,则该反应ΔH>0。(　　)
(5)TATP(C8H18O6)受撞击分解爆炸,且无明显热效应,说明该分解反应的熵显著增加。(　　)
(6)反应C(s)+CO2(g) ==2CO(g)在室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH>0。(　　)
(7)反应NH3(g)+HCl(g) ==NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0。(　　)
练
谢 谢 ！

展开更多......

收起↑