1、-1-第1 1节化学反应的方向知识铺垫必备知识正误判断为什么Na2CO3和Ca(OH)2在溶液中能发生离子反应?提示:Na2CO3电离出的与Ca(OH)2电离出的Ca2+结合生成CaCO3沉淀,使溶液中的离子浓度减小。知识铺垫必备知识正误判断一、反应焓变与反应方向1.自发过程(1)定义:在温度和压强一定的条件下,不借助就能自动进行的过程。(2)特点:具有,即过程的某个方向在一定条件下是自发的,而其逆方向在该条件下肯定不自发。2.反应焓变与反应方向的关系(1)多数能自发进行的化学反应是反应。(2)有不少反应也能自发进行。结论:反应能否自发进行与反应焓变有关,但反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯
2、一因素。外部力量方向性放热吸热知识铺垫必备知识正误判断二、反应熵变与反应方向1.熵(1)定义:描述体系的物理量,其符号为,单位为。(2)特点:体系越大,体系的熵值就。(3)熵值比较:同一物质:S(g)S(l)S(s)。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。S(混合物)S(纯净物)。无序程度S Jmol-1K-1无序程度越大越大知识铺垫必备知识正误判断2.熵变(1)定义:与之差。(2)计算式:S=S(反应产物)-S(反应物)。(3)正负判断依据。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,是熵的过程。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,是熵
3、的反应。气体的物质的量减小的反应,熵变通常都是,是熵的反应。反应产物的总熵反应物的总熵正值增加正值增加负值减小知识铺垫必备知识正误判断3.熵变与反应方向(1)熵有利于反应的自发进行。(2)有些熵的反应在一定条件下也可以自发进行。(3)反应能否自发进行与反应熵变有关,但不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。【微思考】气体的扩散是熵增反应吗?增加减小提示:气体的扩散是熵增过程,不是熵增反应。知识铺垫必备知识正误判断三、用焓变与熵变综合判断反应方向1.反应方向的判据2.一般规律(1)一定能正向自发进行。(2)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。能平衡不能放
4、热的熵增加反应吸热的熵减小反应知识铺垫必备知识正误判断3.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)任何温度任何温度知识铺垫必备知识正误判断低温高温知识铺垫必备知识正误判断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S0的反应,若在任何温度下均能自发进行,则该反应H0。()知识铺垫必备知识正误判断(5)TATP(C8H18O6)受撞击分解爆炸,且无明显热效应,说
5、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H0。()(7)反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的H0。() 探究一探究二素养脉络随堂检测化学反应进行方向的判断方法化学反应进行方向的判断方法问题探究问题探究自然界中的水总是从高处流向低处;室温下,冰块会自动融化,这些都是自发的过程。那么,用什么来判断一个化学反应能否自发进行呢?提示:利用化学反应的焓变和熵变综合判断反应能否自发进行。探究一探究二素养脉络随堂检测深化拓展深化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
6、相对强酸(碱)可制备相对弱酸(碱)。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。稳定性弱的物质可生成稳定性强的物质。满足复分解反应条件的溶液中的反应。探究一探究二素养脉络随堂检测(2)用焓变和熵变综合判断反应的方向判断一定温度、压强条件下反应的方向时,应同时考虑焓变与熵变两个因素,用H-TS作为判据。在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,反应总是向H-TS0,表明反应正向不能自发进行。【微点拨】对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的物质的量的多少。探究一探究二素养脉络随堂检测素能应用素能应用典例典例1下列反应在任意温度下一定能自发进行的是(填序号
7、)。探究一探究二素养脉络随堂检测答案:解析:反应需要通电才能进行,故该反应不是任意温度下都能自发进行;H0,任意温度下都有H-TS0,S0,在高温下(T),H-TS0时反应能自发进行;H0,S0,在低温下(T),H-TS0,S0,该反应在任意温度下都不能自发反应。探究一探究二素养脉络随堂检测变式训练变式训练1下列说法中正确的是()A.能自发进行的反应一定能迅速发生反应B.非自发进行的反应一定不可能发生反应C.能自发进行的反应实际可能没有发生反应D.常温下电解水的反应为2H2O2H2+O2,即常温下水的分解反应是自发反应探究一探究二素养脉络随堂检测答案:C解析:H-TS这个判据用于判断在等温、等
8、压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应自发进行的趋势,即反应发生的可能性,它并不能说明在该条件下一个可能自发进行的化学反应能否实际发生,因为化学反应能否实际发生还涉及反应速率问题,所以A错误;非自发不含有“不可能”之意,例如水的分解反应在常温常压下是非自发的,但在通直流电条件下,水电解可生成氢气和氧气,只不过消耗了其他能量,B错误;水在常温常压下通电才发生分解,即借助于外力才能使它发生,所以该反应是非自发反应,D错误。探究一探究二素养脉络随堂检测化学反应的方向与化学反应的方向与H-TS的关系的关系问题探究问题探究合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92
9、.2kJmol-1,S=-198.2Jmol-1K-1。请你根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行?提示:能。H-TS=-92.2kJmol-1-298K(-198.2)10-3kJmol-1K-1=-33.1364kJmol-10,反应在298K时可以自发向正反应方向进行。探究一探究二素养脉络随堂检测深化拓展深化拓展焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响【微点拨】(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
10、下不能自发进行,在低温下能自发进行。探究一探究二素养脉络随堂检测素能应用素能应用典例典例2已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应:CH4(g)=C(s)+2H2(g),2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到了如下热力学数据:反应的H(298K)=+74.848kJmol-1,S(298K)=+80.674Jmol-1K-1反应的H(298K)=+376.426kJmol-1,S(298K)=+220.211Jmol-1K-1探究一探究二素养脉络随堂检测已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学回答如下问题
11、:(1)判断反应高温自发还是低温自发:(填“高温”或“低温”)。(2)通过计算判断反应在常温下能否自发进行。(3)求算制取炭黑的允许温度范围。(4)为了提高甲烷的炭化程度,你认为下面四个温度中最合适的是(填字母编号)。A.905.2KB.927KC.1273KD.2000K探究一探究二素养脉络随堂检测答案:(1)高温(2)不能自发进行(3)927.8KT1709.4K(4)C解析:(1)H-TS0、(2)反应在常温下时,H-TS=74.848kJmol-1-80.67410-3kJmol-1K-1298K50.807kJmol-10,所以该反应常温下不能自发进行。探究一探究二素养脉络随堂检测(
12、3)裂解为炭黑和H2时,H-TS=74.848kJmol-1-80.67410-3kJmol-1K-1T927.8K,即裂解为炭黑的最低温度为927.8K。裂解为乙炔时,H-TS=376.426kJmol-1-220.21110-3Jmol-1K-1T1709.4K,即温度高于1709.4K时自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑,温度须控制为927.8KT1709.4K。(4)为了提高甲烷的炭化程度,应满足两方面要求:温度应控制在927.81709.4K;温度越高,H-TS越小,越有利于自发进行,所以选用1273K最好。探究一探究二素养脉络随堂检测变式训练变式训练2灰锡结构松散,不能用于制造器
13、皿;而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制造的器皿放在0、100kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能继续使用(已知在0、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应的焓变和熵变分别为:H=-2180.9Jmol-1,S=-6.61Jmol-1K-1)()A.会变B.不会变C.不能确定D.升高温度才会变答案:A解析:在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,自发反应总是向着H-TS0的方向进行,直至达到平衡状态。因此,在0、100kPa条件下,白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应白锡灰锡的H-TS的问题,根据题意H-TS=-2180.9Jmol-1-273K(-6.61Jmol-1K-
14、1)=-376.37Jmol-10,因此在该条件下白锡会变为灰锡。探究一探究二素养脉络随堂检测探究一探究二素养脉络随堂检测1.以下说法中正确的是()A.H0的反应均是自发反应B.S为负值的反应均不能自发进行C.冰在室温下自动融化成水,是熵增的重要结果D.高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程答案:C解析:A项,H0S0B.镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈C.反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的H0,由反应不能自发进行可知H-TS0,所以H0,C选项错误,原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应,D选项正确。探究一探究二素养脉络随堂检测3.下
15、列反应中,在高温下不能自发进行的是()A.CO(g)=C(s)+O2(g)B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)D.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)答案:A解析:A、B、C、D四项中反应的H0,B、C、D三项中反应的S0。H-TS0时,反应才能自发进行。A项中反应的S0,所以在高温时该反应不能自发进行。探究一探究二素养脉络随堂检测4.下列反应的自发性可用焓变来解释的是()A.氢氧化钡与氯化铵反应B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H=+56.7kJmol-1C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9kJmol-1D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6kJmol-1答案:D解析:焓变可以用来解释放热过程的自发性,A、B、C三项中的反应均为吸热反应,因此反应的自发性不能用焓变来解释。
