1、第第 2 章章 化学反应的方向、限化学反应的方向、限 度与速率度与速率 第第 1 节节 化学反应的方向化学反应的方向 目标导航 预习导引 1.知道自发反应的概念。 2.知道熵变的概念。 3.能用反应焓变、熵变说明化学反应的方向 1.知道熵是判断化学反应方向的重要依据,能够用熵增加原理 判断化学反应进行的方向。 2.了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关 系 目标导航 预习导引 一 二 三 一、反应焓变与反应方向 1.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素。自发进行的化 学反应多数H S(l)S(s)。 目标导航 一 二 预习导引 三 3.化学反应存在着熵变。反应的熵变S为反应产物总
2、熵与反应 物总熵之差。对于确定的化学反应,在一定条件下具有确定的熵变。 产生气体的反应以及气体的物质的量增大的反应,熵变通常都是正 值,为熵增加反应。S0,表示发生变化后体系混乱度增大;SS(l)S(s)。 反应产物总熵与反应物总熵之差,称为该反应的熵变。 熵增加有利于反应的自发进行,许多熵增加的反应在常温常压下 可以自发进行;但有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移与应用 例2下列判断不正确的是( ) (导学号52160030) A.少量的食盐溶解于水中:S0 B.碳和氧气反应生成CO(g):S0 C.气态水变成液态水:S0 D.CaCO3(s)受
3、热分解为CaO(s)和CO2(g):S0 解析：食盐溶于水是典型的熵增加过程;2C(s)+O2(g) 2CO(g), 气体的物质的量增大,为熵增加的反应;气态水变成液态水是体系 混乱度减小的过程,为熵减小的过程;CaCO3(s)的分解产生了气体, 为熵增加反应。 答案：C 问题导学 即时检测 一 二 三 对于确定的化学反应,在一定条件下具有确定的熵变。 产生气体的反应和气体物质的量增大的反应,为熵增加的反应, 熵变都是正值。 熵变是与反应能否自发进行有关的另一因素,但不是唯一因素。 问题导学 即时检测 一 二 三 三、熵变和焓变对反应的共同影响 活动与探究 在一定的温度、压强下,反应的焓变和熵
4、变是怎样共同影响化学 反应方向的? 答案：在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向H-TS0 时反应不能自发进行。 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移与应用 例3高炉炼铁是目前世界上最主要的炼铁方法,常用焦炭还原 Fe2O3,而目前最主要的炼铝方法是电解Al2O3和冰晶石的熔融物。 已知 298 K 时 Fe2O3(s)+3 2C(s) 2Fe(s)+3 2CO2(g) H=+233.8 kJ mol-1,S=0.279 kJ mol-1 K-1 2Al2O3(s)+3C(s)4Al(s)+3CO2(g) H=+2 171 kJ mol-1 S=635.5 J mol-1 K-1 试分析两种
5、金属冶炼方法不同的原因。 问题导学 即时检测 一 二 三 解析：本题问题可以从反应的自发性入手,判断反应自发进行时 的条件,然后进行比较判断得出结论。根据反应能否自发进行的综 合判据 H-TS 时该反应能自发进行。用 C 作 还原剂还原 Fe2O3时,若使反应自发进行,则需要的温度 T1 = 233.8 kJ mol-1 0.279 kJ mol-1 K-1=838.0 K;若用 C 作还原剂还原 Al 2O3时需要的温度 T2 = 2 171 kJ mol-1 635.510-3kJ mol-1 K-1=3 416 K。对比上述温度可知,用焦炭 还原 Al2O3是不易实现的,故两种金属冶炼方
6、法有差别。 答案：用焦炭还原Al2O3所需温度太高,是不易实现的,而用焦炭 还原Fe2O3则可以实现。 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移训练已知:Fe2O3(s)+3H2(g) 2Fe(s)+3H2O(g) H=+98 kJ mol-1,S=0.144 2 kJ mol-1 K-1。试判断用H2还原Fe2O3是否可以 实现?为何在工业生产中不采用此种方法? 答案：据H-TSS(l)S(s)。对于化学 反应而言:气体物质的量增加,熵值增加;气体物质的量减少,熵值减 小。当物质从比较有序的状态过渡到比较无序的状态时,熵值增加。 答案：S0 S0 S0 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 5
7、.有A、B、C、D四个反应: (导学号52160031) 则在任何温度下都能自发进行的反应是 ;任何温度下都 不能自发进行的反应是 ;另两个反应中,在温度高于 时可自发进行的反应是 ;在温度低于 时可自发进行的反应是 。 解析：放热的熵增加反应在任何温度下都能自发进行,吸热的熵减 小反应在任何温度下都不能自发进行。放热的熵减小反应在低温 下能自发进行,吸热的熵增加反应在高温下可以自发进行,具体温 度可以根据H-TS=0计算出来。 答案：C B 77 A -161.6 D 反应 A B C D H/(kJ mol-1) +10.5 +1.80 -126 -11.7 S/(J mol-1 K-1) 30.0 -113.0 84.0 -105.0
