1、鲁科版选择性必修1 化学反应原理 第2章 化学反应的方向、限度与速率第1 节 化学反应的方向环节一：感受自发过程生活中常见的自发过程在等温、等压条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程为自发过程。 汽车尾气中主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气的想法。2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) +2CO2(g)你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？环节二：化学反应的方向任务一：反应焓变与反应方向观察以下能自发进行的化学反应的热化学方程式，体会并总结这些自发反应的共同点是什么?CH4(g)+2O2
2、(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=802.3 kJ/mol4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s) H=444.3 kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6 kJ/mol 19世纪，一些化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。任务一：反应焓变与反应方向有不少吸热反应也能自发进行。 有一些焓变不大的吸热反应，在室温下不能自发进行，但是在高温条件下其焓变并没有显著减小，但反应却能自发进行。任务一：反应焓变与反应方向 H0的反应多数能自发进行
3、，但不绝对，吸热反应也有能自发进行的。任务二：反应熵变与反应方向固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖都能溶于水，是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？热效应：热效应：硝酸铵的溶解氢氧化钠的溶解蔗糖的溶解氯化钠的溶解H0焓变微乎其微总结：总结：固体溶解过程的一个共同点是固体中整齐排列的离子或分子进入溶液，溶质的离子或分子由有序变为无序有序变为无序，形成均匀溶液。这一过程中体系的有序的程度降低，无序程度增大有序的程度降低，无序程度增大。用什么物理量来描述体系的无序程度？熵为了描述体系的无序程度，定义了一个物理量熵。符号S，单位是Jmol-1K-1 熵值越大，体系的无序程度越高，即混乱度越高。 纯物
4、质的熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。例如，同一条件下，不同物质的熵不同；同一物质，S(g)S(l)S(s)。常见熵常见熵 S0 增加的物理过程增加的物理过程固体的溶解固体的溶解 水的汽化水的汽化 墨水在水中的扩散墨水在水中的扩散 气体的扩散气体的扩散化学反应存在着熵变化学反应存在着熵变（S）S =反应产物的总熵反应物的总熵对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。S0 反应体系混乱度增大S0 反应体系混乱度减小思考下述过程的方向性，体会熵变与反应的自发性有何关系? S0的反应，其数值越大越有利于反应自发进行，但不绝对，熵减小的反应也有能自发进行的。 反应熵
5、变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，也不是唯一的因反应熵变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，也不是唯一的因素。素。任务三：用焓变与熵变综合判断反应方向 研究表明，在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为H - TS。 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 -TS 0的方向进行，直到达到平衡状态。该判据指出的是化学反应正向进行的趋势。该判据指出的是化学反应正向进行的趋势。 吉布斯自由能（符号G）的定义式为G=H-TS。G为反应的吉布斯自由能变GHTS，表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非
6、体积功的能力。在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，反应的方向可依据G来判断。 G0，反应正向不能自发进行化学反应化学反应能否正向自发进行能否正向自发进行2KClO3(s)= 2KCl(s)+3O2(g) -78.3kJ/mol 494.4J/mol/KCO(g)=C(s,石墨石墨)+1/2O2(g) 110.5kJ/mol -89.4J/mol/K4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)= 4Fe(OH)3(s)-444.3kJ/mol -280.1J/mol/KCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 37.30kJ/mol184.0J/mol/K任何温度下都能正向
7、自发进行任何温度下都不能正向自发进行低温下能正向自发进行高温下能正向自发进行放热熵增加一定放热熵增加一定能正向自发进行能正向自发进行吸热熵减小一定吸热熵减小一定不能正向进行不能正向进行为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气的想法。2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) +2CO2(g)已知在298 K、100 kPa下，H746.8 kJmol1，S197.5 Jmol1K1。HTS746.8 kJmol1298 K(197.5103 kJmol1K1) = - 687.9kJmol10因此，室温下反应能正向进行，但需要催化剂来加速。H - TS 0 反应正向不能自发进行。
