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1、第二章化學反應的方向、第二章化學反應的方向、限度與速率限度與速率第第1節(jié)化學反應的方向節(jié)化學反應的方向1.理解焓變與反應方向的關系。理解焓變與反應方向的關系。2了解熵和熵變的概念，知道化學反應中了解熵和熵變的概念，知道化學反應中存在熵變。存在熵變。3理解熵變與反應方向的關系。理解熵變與反應方向的關系。4能綜合運用焓變與熵變判斷反應進行的能綜合運用焓變與熵變判斷反應進行的方向。方向。課程標準導航課程標準導航一、反應焓變與反應方向一、反應焓變與反應方向1自發(fā)過程自發(fā)過程(1)概念：在溫度和壓強一定的條件下，不借概念：在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的過程。助光、電等外部

2、力量就能自動進行的過程。(2)特點：具有特點：具有_，即反應的某個方向，即反應的某個方向在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條在一定條件下是自發(fā)的，而其逆方向在該條件下肯定不自發(fā)。件下肯定不自發(fā)。新知初探自學導引新知初探自學導引方向性方向性2反應焓變與反應方向的關系反應焓變與反應方向的關系(1)能自發(fā)進行的化學反應多數(shù)是能自發(fā)進行的化學反應多數(shù)是_反應。反應。(2)有些有些_反應也能自發(fā)進行。反應也能自發(fā)進行。結(jié)論：反應焓變與反應能否自發(fā)進行有關，結(jié)論：反應焓變與反應能否自發(fā)進行有關，但不是決定反應能否自發(fā)進行的但不是決定反應能否自發(fā)進行的_。放熱放熱吸熱吸熱唯一因素唯一因素想一想想一想1體系

3、總是向降低自身能量的方向進行變體系總是向降低自身能量的方向進行變化，那么化，那么H越大越大2熵變熵變(1)概念：反應產(chǎn)物的總熵和反應物的總熵之概念：反應產(chǎn)物的總熵和反應物的總熵之差。差。(2)計算式：計算式：SS(反應產(chǎn)物反應產(chǎn)物)S(反應物反應物)。(3)正負判斷依據(jù)正負判斷依據(jù)產(chǎn)生氣體的反應，氣體物質(zhì)的量增大的反產(chǎn)生氣體的反應，氣體物質(zhì)的量增大的反應，熵變通常都是應，熵變通常都是_，是熵增大的反應。，是熵增大的反應。氣體物質(zhì)的量減小的反應，熵變通常都是氣體物質(zhì)的量減小的反應，熵變通常都是_，是熵減小的反應。，是熵減小的反應。正值正值負值負值3熵變與反應方向熵變與反應方向(1)熵熵_有利于反

4、應的自發(fā)進行。有利于反應的自發(fā)進行。(2)某些熵某些熵_的反應在一定條件下也能的反應在一定條件下也能自發(fā)進行。自發(fā)進行。(3)_ 是與反應能否自發(fā)進行有關的一是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素，但不是唯一因素。個因素，但不是唯一因素。增加增加減小減小熵變熵變?nèi)?、焓變與熵變對反應方向的共同影響三、焓變與熵變對反應方向的共同影響1反應方向的判據(jù)反應方向的判據(jù)在判斷溫度、壓強一定條件下反應的方向時在判斷溫度、壓強一定條件下反應的方向時,應該同時考慮應該同時考慮_和和_這兩個因素，這兩個因素，用用_作為判據(jù)。作為判據(jù)。HTS0反應不能自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行焓變焓變熵變熵變HTS2文字描述：在溫度、壓

5、強一定的條件下文字描述：在溫度、壓強一定的條件下,自發(fā)反應總是向自發(fā)反應總是向_的方向進行，的方向進行，直至達到直至達到_狀態(tài)。狀態(tài)。3局限性：僅僅可以用于判斷恒溫恒壓下局限性：僅僅可以用于判斷恒溫恒壓下反應發(fā)生的可能性，不能說明反應在該條件反應發(fā)生的可能性，不能說明反應在該條件下能否實際發(fā)生。下能否實際發(fā)生。HTS0，S0BH0CH0，S0 DH0，S0解析：選解析：選C。冰需吸熱才能化為水，由固態(tài)。冰需吸熱才能化為水，由固態(tài)變成液態(tài)，混亂度增大。變成液態(tài)，混亂度增大。3能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是()A水總是自發(fā)地由高處往低處流水總是自發(fā)地由高處往低

6、處流B放熱反應容易自發(fā)進行，吸熱反應不能放熱反應容易自發(fā)進行，吸熱反應不能自發(fā)進行自發(fā)進行C有序排列的火柴散落時成為無序排列有序排列的火柴散落時成為無序排列D多次洗牌以后，撲克牌毫無規(guī)律的混亂多次洗牌以后，撲克牌毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大排列的幾率大解析：選解析：選A。A項，水總是自發(fā)地由高處往項，水總是自發(fā)地由高處往低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。低處流，有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。B項，吸熱反應也可以自發(fā)進行，例如，在項，吸熱反應也可以自發(fā)進行，例如，在25 和和1.01105Pa時，時，2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1，(NH4)2CO3(s)=NH

7、4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1。不難看出，上述兩個反應都是吸熱反應，又不難看出，上述兩個反應都是吸熱反應，又都是熵增的反應，顯然只根據(jù)焓變來判斷反都是熵增的反應，顯然只根據(jù)焓變來判斷反應進行的方向是不全面的。應進行的方向是不全面的。C項，有序排列項，有序排列的火柴散落時成為無序排列，有趨向于最大的火柴散落時成為無序排列，有趨向于最大混亂度的傾向，屬于熵判據(jù)?；靵y度的傾向，屬于熵判據(jù)。D項，撲克牌項，撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù)。的無序排列也屬于熵判據(jù)。探究導引探究導引1影響化學反應能否自發(fā)進行的影響化學反應能否自發(fā)進行的因素有哪些？因素有哪些？提示：提示：焓變、熵變等。焓

8、變、熵變等。要點突破講練互動要點突破講練互動自發(fā)反應自發(fā)反應要點歸納要點歸納特別提醒特別提醒1自發(fā)僅是一種變化的趨勢，即變化的可自發(fā)僅是一種變化的趨勢，即變化的可能性，能否自發(fā)進行還涉及很多問題，如自能性，能否自發(fā)進行還涉及很多問題，如自發(fā)反應的反應速率。發(fā)反應的反應速率。2體系的有序性越高，即混亂度越低，熵體系的有序性越高，即混亂度越低，熵值越小，有序變?yōu)闊o序是熵增過程。值越小，有序變?yōu)闊o序是熵增過程。即時應用即時應用1(2012三明高二質(zhì)檢三明高二質(zhì)檢)已知石墨、金剛石已知石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為：燃燒的熱化學方程式分別為：C(石墨，石墨，s)O2(g)=CO2(g)H393.

9、5 kJmol1C(金剛石，金剛石，s)O2(g)=CO2(g)H395.4 kJmol1關于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正關于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是確的是(雙選雙選)()A石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進行的過程石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進行的過程B金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進行的過程金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進行的過程C石墨比金剛石能量低石墨比金剛石能量低D金剛石比石墨能量低金剛石比石墨能量低解析：選解析：選BC。由兩個方程式得。由兩個方程式得C(金剛石，金剛石，s)=C(石墨，石墨，s)H1.9 kJ/mol，所，所以以1 mol金剛石轉(zhuǎn)化為石墨體系向外釋放能金剛石轉(zhuǎn)化為石墨體系向外釋

10、放能量，石墨能量低，金剛石轉(zhuǎn)化為石墨向環(huán)境量，石墨能量低，金剛石轉(zhuǎn)化為石墨向環(huán)境釋放能量釋放能量,能量降低，由能量判據(jù)知為自發(fā)過能量降低，由能量判據(jù)知為自發(fā)過程。程。探究導引探究導引2焓變與熵變怎樣共同影響反應焓變與熵變怎樣共同影響反應方向的？方向的？提示：提示：焓變、熵變都不是唯一因素，化學反焓變、熵變都不是唯一因素，化學反應方向?qū)⒂啥咄瑫r決定，即利用應方向?qū)⒂啥咄瑫r決定，即利用HTS來判定，還涉及到溫度問題。來判定，還涉及到溫度問題。化學反應方向的判據(jù)化學反應方向的判據(jù)HTS要點歸納要點歸納化學反應的方向是由化學反應的方向是由H和和S共同決定的，共同決定的，利用利用HTS的符號可以判斷

11、恒溫、恒壓條的符號可以判斷恒溫、恒壓條件下的反應進行方向：件下的反應進行方向：HTS0反應不能自發(fā)進行。反應不能自發(fā)進行。當焓變和熵變相差不大時，溫度可能對反應當焓變和熵變相差不大時，溫度可能對反應方向起決定性的作用，可以估算反應發(fā)生逆方向起決定性的作用，可以估算反應發(fā)生逆轉(zhuǎn)的溫度轉(zhuǎn)的溫度(轉(zhuǎn)向溫度轉(zhuǎn)向溫度)：TH/S?；瘜W反應?；瘜W反應體系焓變減少體系焓變減少(H0)都都有利于反應的進行。有利于反應的進行?？梢杂孟铝邢笙薹ㄟM行判斷：可以用下列象限法進行判斷：(如下圖如下圖)特別提醒特別提醒1在溫度、壓強一定的條件下，反應的焓在溫度、壓強一定的條件下，反應的焓變和熵變共同影響化學反應的方向。放

12、熱反變和熵變共同影響化學反應的方向。放熱反應的焓變小于零，熵增加的反應的熵變大于應的焓變小于零，熵增加的反應的熵變大于零，都對零，都對HTS0有所貢獻，因此放熱和有所貢獻，因此放熱和熵增加有利于反應的自發(fā)進行。熵增加有利于反應的自發(fā)進行。2利用利用HTS0進行反應的自發(fā)性判斷進行反應的自發(fā)性判斷時，實際上不管時，實際上不管H和和S的具體值是多少，的具體值是多少，關鍵是看關鍵是看HTS的值與的值與0的相對大小。的相對大小。即時應用即時應用2有有A、B、C、D四個反應：四個反應：反應反應ABCDH/kJmol110.51.8012611.7S/Jmol1K130.0 113.084.0105.0則

13、在任何溫度下都能自發(fā)進行的反應是則在任何溫度下都能自發(fā)進行的反應是_，任何溫度下都不能自發(fā)進行的反，任何溫度下都不能自發(fā)進行的反應是應是_，另外兩個反應中，在溫度高，另外兩個反應中，在溫度高于于_ 時，可自發(fā)進行的反應是時，可自發(fā)進行的反應是_，在溫度低于，在溫度低于_ 時時,可可自發(fā)進行的反應是自發(fā)進行的反應是_。解析：解析：C中中H0，任何溫度下反應，任何溫度下反應均可自發(fā)進行；均可自發(fā)進行；B中中H0，S0，S0,高溫下反應可自發(fā)進行，高溫下反應可自發(fā)進行，答案：答案：CB77A161.6D題型探究權威預測題型探究權威預測下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A凡是放熱反應都能自發(fā)進行

14、凡是放熱反應都能自發(fā)進行B所有的自發(fā)反應都是放熱的所有的自發(fā)反應都是放熱的C焓變是決定反應是否具有自發(fā)性的判據(jù)焓變是決定反應是否具有自發(fā)性的判據(jù)D焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素重要因素反應焓變與反應方向的關系反應焓變與反應方向的關系【思路點撥思路點撥】解答本題要注意以下兩點：解答本題要注意以下兩點：(1)焓變不是決定反應是否自發(fā)進行的唯一因焓變不是決定反應是否自發(fā)進行的唯一因素。素。(2)吸熱反應、放熱反應與反應是否自發(fā)吸熱反應、放熱反應與反應是否自發(fā)進行無必然聯(lián)系。進行無必然聯(lián)系?！窘馕鼋馕觥?1)多數(shù)能夠自發(fā)進行的反應都是多數(shù)能夠自發(fā)進行的反應

15、都是放熱反應，但也有些自發(fā)進行的反應是吸熱放熱反應，但也有些自發(fā)進行的反應是吸熱反應。反應。(2)反應的自發(fā)性與焓變并不嚴格一致，焓變反應的自發(fā)性與焓變并不嚴格一致，焓變是影響反應自發(fā)進行的重要因素，但不是唯是影響反應自發(fā)進行的重要因素，但不是唯一因素。一因素?！敬鸢复鸢浮緿【名師點睛名師點睛】(1)大量化學實驗事實證明：大量化學實驗事實證明：多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應是放熱的。如甲多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應是放熱的。如甲烷的燃燒、氫氣的燃燒、鐵的生銹等，在常烷的燃燒、氫氣的燃燒、鐵的生銹等，在常溫、常壓下，氫氧化亞鐵氧化為氫氧化鐵的溫、常壓下，氫氧化亞鐵氧化為氫氧化鐵的反應是自發(fā)的，反應放熱。反

16、應是自發(fā)的，反應放熱。4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H(298 K)444.3 kJmol1。(2)不少吸熱反應也能自發(fā)進行，如不少吸熱反應也能自發(fā)進行，如NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H(298 K)37.30 kJmol1；還有一些吸熱反應在；還有一些吸熱反應在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行，如在室溫和較高溫度下均為則能自發(fā)進行，如在室溫和較高溫度下均為吸熱過程的碳酸鈣分解反應。吸熱過程的碳酸鈣分解反應。 (2012青島高二統(tǒng)考青

17、島高二統(tǒng)考)碳酸銨碳酸銨(NH4)2CO3在室溫下就自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣在室溫下就自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣,對其說法正確的是對其說法正確的是()A碳酸銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體碳酸銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體,使使體系的熵增大體系的熵增大B碳酸銨分解與能量無關碳酸銨分解與能量無關熵變與反應方向的關系熵變與反應方向的關系C碳酸銨分解是吸熱反應，根據(jù)能量判據(jù)碳酸銨分解是吸熱反應，根據(jù)能量判據(jù)判斷不能自發(fā)分解判斷不能自發(fā)分解D碳酸鹽都不穩(wěn)定，能自發(fā)分解碳酸鹽都不穩(wěn)定，能自發(fā)分解【解析解析】(NH4)2CO3常溫下能自發(fā)分解，常溫下能自發(fā)分解，是因為反應體系由于是因為反應體系由于NH3(g)的生成而使熵

18、增的生成而使熵增大，大，(NH4)2CO3分解為吸熱反應，根據(jù)能量分解為吸熱反應，根據(jù)能量判據(jù)，大多數(shù)放熱反應為自發(fā)的，但有些吸判據(jù)，大多數(shù)放熱反應為自發(fā)的，但有些吸熱反應也能自發(fā)進行，比如熱反應也能自發(fā)進行，比如(NH4)2CO3在常在常溫下的自發(fā)分解。有些碳酸鹽很穩(wěn)定，如溫下的自發(fā)分解。有些碳酸鹽很穩(wěn)定，如Na2CO3等不能自發(fā)分解。等不能自發(fā)分解?！敬鸢复鸢浮緼【提示提示】NH4HCO3常溫下常溫下可分解可分解NH4HCO3(s)=NH3(g)CO2(g)H2O(l)S0CaCO3高溫下可分解：高溫下可分解：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)S0互動探究互動探究舉例說明能分解的碳酸

19、鹽有哪些？舉例說明能分解的碳酸鹽有哪些？( (至少至少2例例) ),它們的熵變化是怎樣的？它們的熵變化是怎樣的？【名師點睛名師點睛】熵增與自發(fā)過程熵增與自發(fā)過程體系的混亂度增大的過程即熵增加的過程，體系的混亂度增大的過程即熵增加的過程，大多數(shù)熵增加的過程為自發(fā)過程，但熵增原大多數(shù)熵增加的過程為自發(fā)過程，但熵增原理只是解釋部分自發(fā)過程的判據(jù)，而非決定理只是解釋部分自發(fā)過程的判據(jù)，而非決定性因素。性因素。高溫時空氣中的高溫時空氣中的N2和和O2會反應生成會反應生成NO而污染大氣：而污染大氣：N2(g)O2(g)=2NO(g)。試。試通過計算說明在通過計算說明在1200 的條件下，此反應能的條件下，

20、此反應能否正向自發(fā)進行？估算自發(fā)進行的最低溫度是否正向自發(fā)進行？估算自發(fā)進行的最低溫度是多少？多少？已知：該反應的已知：該反應的H180.50 kJmol1；S24.77 Jmol1K1運用運用HTS判斷化學反判斷化學反應能否自發(fā)進行應能否自發(fā)進行【解析解析】1200 時，該反應的時，該反應的HTS180.50 kJmol 1(1200273) K24.77 Jmol1K1103 kJJ1144.01 kJmol10，故該溫度下反應不能，故該溫度下反應不能正向自發(fā)進行。正向自發(fā)進行。HTSH/S180.50 kJmol1/0.02477 kJmol1K17287 K，即此反應自發(fā)進行，即此反應

21、自發(fā)進行的最低溫度為的最低溫度為7287 K?！敬鸢复鸢浮?200 不能自發(fā)進行；自發(fā)進不能自發(fā)進行；自發(fā)進行的最低溫度是行的最低溫度是7287 K?！久麕燑c睛名師點睛】判斷反應自發(fā)進行的判據(jù)為判斷反應自發(fā)進行的判據(jù)為HTS0，將給定的數(shù)據(jù)代入該式即可得，將給定的數(shù)據(jù)代入該式即可得出相應答案。出相應答案。在計算過程中，要注意在計算過程中，要注意S的正負號對不等式的正負號對不等式的影響及的影響及H、S單位的統(tǒng)一。單位的統(tǒng)一。熱點示例思維拓展熱點示例思維拓展經(jīng)典案例經(jīng)典案例金剛石和石墨本是一對孿生兄弟金剛石和石墨本是一對孿生兄弟,但現(xiàn)在卻是一個光彩奪目、堅硬無比，一個漆但現(xiàn)在卻是一個光彩奪目、堅硬

22、無比，一個漆黑一團、柔軟細膩，只因為碳元素的排列不同黑一團、柔軟細膩，只因為碳元素的排列不同,它們的價值便有了天壤之別。由于地球上天然它們的價值便有了天壤之別。由于地球上天然金剛石很稀少，從金剛石很稀少，從20世紀世紀50年代開始，很多國年代開始，很多國家都在進行把石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的嘗試，在家都在進行把石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的嘗試，在1800 和和7萬個大氣壓的條件下，人們終于將萬個大氣壓的條件下，人們終于將石墨轉(zhuǎn)變成了人造金剛石。石墨轉(zhuǎn)變成了人造金剛石。已知在已知在298 K時，由石墨生成金剛石的反應時，由石墨生成金剛石的反應的的H1.895 kJmol1，HTS2.866 kJmol1，又已知石

23、墨的熵，又已知石墨的熵S石墨石墨5.694 J(molK)1，求金剛石的熵，求金剛石的熵S金剛石金剛石，并回答，并回答這兩種碳的同素異形體哪種更有序？這兩種碳的同素異形體哪種更有序？(化學反化學反應的熵變是生成物的總熵與反應物的總熵之應的熵變是生成物的總熵與反應物的總熵之差差)?！窘馕鼋馕觥渴D(zhuǎn)化為金剛石的反應為：石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應為：C(s，石墨，石墨)=C(s，金剛石，金剛石)，HTSHT(S金剛石金剛石S石墨石墨)2.866 kJmol1，即，即1.895 kJmol1298 K(S金剛石金剛石5.694)103kJ(molK)12.866 kJmol1，解得，解得S金剛石金剛石2.436 J(molK)1。熵是體現(xiàn)混亂度的物理量，混亂度越小，體熵是體現(xiàn)混亂度的物理量，混亂度越小，體系的熵值就越小，或者說體系的熵值越小，系的熵值就越小，或者說體系的熵值越小，則越有序。通過上面的計算知則越有序。通過上面的計算知S金剛石金剛石S石墨石墨，則金剛石比石墨更有序。則金剛石比石墨更有序?！敬鸢复鸢浮縎金剛石金剛石2.436 J(molK)1金金剛石更有序剛石更有序