第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進行的方向 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 一 自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)1 自發(fā)過程 1 含義 在一定條件下 不用借助外力就可以自動進行的過程 2 特點 體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) 體系對外部做功或者釋放熱量 在密閉條件下 體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向 3 自然界中的自發(fā)過程 自然界中的水由高處往低處流 自由落體運動 鐵器暴露于潮濕的空氣中會生銹 2 自發(fā)反應(yīng)在一定條件下無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng) 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 二 化學(xué)反應(yīng)進行方向的判斷1 焓判據(jù)放熱反應(yīng)過程中體系能量降低 具有自發(fā)進行的傾向 因此可用焓變來判斷反應(yīng)進行的方向 2 熵判據(jù) 1 熵 用來度量體系混亂程度的物理量 熵值越大 混亂程度越大 符號為S 單位 J mol 1 K 1 2 熵值大小的比較 同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為 S g S l S s 3 熵增原理 在與外界隔絕的體系中 自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增加 即熵變 符號 S 大于零 4 熵判據(jù) 體系有自發(fā)地向混亂度增大 即熵增加 的方向轉(zhuǎn)變的傾向 因此可用焓變來判斷反應(yīng)進行的方向 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 3 復(fù)合判據(jù)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向 不能確定過程是否一定發(fā)生和過程發(fā)生的速率 若允許外界對體系施加某種作用 就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果 綜合考慮焓判據(jù)和熵判據(jù)的復(fù)合判據(jù) 將更適合于所有的過程 只根據(jù)一個方面來判斷反應(yīng)進行的方向是不全面的 新知預(yù)習(xí) 自主預(yù)測 1 判斷正誤 正確的打 錯誤的打 1 自發(fā)反應(yīng)一定很容易發(fā)生 2 O2轉(zhuǎn)化變?yōu)镺3時 熵減小 3 同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大 4 合成氨反應(yīng)N2 3H22NH3 H 0 高溫有利于其自發(fā)進行 5 能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定真的能發(fā)生 答案 1 2 3 4 5 2 下列對熵的理解不正確的是 A 同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大 固態(tài)時熵值最小B 體系越有序 熵值越小 越混亂 熵值越大C 與外界隔絕的體系 自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵減小D 一定條件下水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)是熵減小的過程答案C 探究一 探究二 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素問題探究1 放熱反應(yīng)一定能夠自發(fā)進行嗎 答案不一定 放熱有利于反應(yīng)自發(fā)地進行 但不是絕對的 2 某物質(zhì)三態(tài)的熵值大小順序如何 答案S g S l S s 3 1 焓變 H 0的反應(yīng) 一定不能自發(fā)進行嗎 2 熵變 S 0的反應(yīng) 一定不能自發(fā)進行嗎 答案 1 不一定 2 不一定 探究一 探究二 探究一 探究二 典例剖析 典例1 下列說法中正確的是 A 凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的 吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B 自發(fā)反應(yīng)一定熵增大 非自發(fā)反應(yīng)一定熵減小或不變C 熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)D 非自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都不能實現(xiàn)解析反應(yīng)的自發(fā)性同時受焓變和熵變的影響 放熱反應(yīng)不都是自發(fā)的 吸熱反應(yīng)也不都是非自發(fā)的 自發(fā)反應(yīng)不一定熵增大 非自發(fā)反應(yīng)也不一定熵減小或不變 反應(yīng)能不能發(fā)生受外界條件的影響 非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也可能發(fā)生 答案C 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1汽車尾氣 含烴類 CO NO與SO2等 是城市主要污染源之一 治理的辦法之一是在汽車排氣管上裝催化轉(zhuǎn)化器 它使NO與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體 其反應(yīng)原理是2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g 由此可知 下列說法中正確的是 A 該反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)B 該反應(yīng)不能自發(fā)進行 因此需要合適的催化劑C 該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進行 高溫和催化劑條件只是加快反應(yīng)的速率D 該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進行 因為正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)解析只使用催化劑便可使尾氣發(fā)生轉(zhuǎn)化 故此反應(yīng)能自發(fā)進行 因反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng) 故熵減小 因熵減小不利于反應(yīng)自發(fā) 故自發(fā)進行的原因是反應(yīng)放熱 答案C 探究一 探究二 化學(xué)反應(yīng)進行方向的復(fù)合判據(jù)問題探究1 怎樣用自由能變化 G判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的方向 答案體系自由能變化 G H T S 其中 H為焓變 S為熵變 T為熱力學(xué)溫度 在一定的溫度和壓強下 將 H S T的數(shù)值代入上述公式 若 G0 則該條件下的反應(yīng)不能自發(fā)進行 2 能夠自發(fā)進行的反應(yīng)在常溫下就一定能夠發(fā)生嗎 答案不一定 自發(fā)性只能用于判斷過程的方向 不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率 探究一 探究二 知識歸納化學(xué)反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)體系的自由能變化 符號為 G 單位為kJ mol 1 綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響 可用于判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的方向 表達式為 G H T S 在溫度 壓強一定的條件下 自發(fā)反應(yīng)總是向 G H T S 0的方向進行 直至達到平衡狀態(tài) 探究一 探究二 1 H0時 則 H T S0 S0 任何溫度下反應(yīng)均不能自發(fā)進行 3 H 0 S 0時 則 H T S在較高溫度時可能小于零 所以高溫有利于反應(yīng)自發(fā)進行 4 H 0 S 0時 則 H T S在較低溫度時可能小于零 所以低溫有利于反應(yīng)自發(fā)進行 探究一 探究二 圖解如下 探究一 探究二 典例剖析 典例2 對于化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行 下列說法中錯誤的是 A 若 H0 任何溫度下都能自發(fā)進行B 若 H 0 S0 S 0 低溫時可自發(fā)進行D 若 H 0 S 0 低溫時可自發(fā)進行解析 答案C 探究一 探究二 變式訓(xùn)練2下列反應(yīng)中 一定不能自發(fā)進行的是 A 2KClO3 s 2KCl s 3O2 g H 78 03kJ mol 1 S 1110J mol 1 K 1B CO g C 石墨 s O2 g H 110 5kJ mol 1 S 89 36J mol 1 K 1C 4Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s H 444 3kJ mol 1 S 280 1J mol 1 K 1D NH4HCO3 s CH3COOH aq CO2 g CH3COONH4 aq H2O l H 37 3kJ mol 1 S 184 0J mol 1 K 1解析A項 反應(yīng)為放熱的熵增加反應(yīng) 一定能自發(fā)進行 C項 焓變對反應(yīng)的方向起決定性作用 H T S 0 在一定條件下反應(yīng)能自發(fā)進行 D項 熵變對反應(yīng)的方向起決定性作用 H T S 0 在一定條件下反應(yīng)能自發(fā)進行 答案B 1 2 3 4 5 1 研究過程自發(fā)性的目的是 A 判斷過程的方向B 確定過程是否一定發(fā)生C 判斷過程發(fā)生的速率D 判斷過程的熱效應(yīng)解析研究過程的自發(fā)性用于判斷過程的方向 不能確定過程是否一定會發(fā)生 過程發(fā)生的速率 過程的熱效應(yīng)等 答案A 1 2 3 4 5 2 下列反應(yīng)中 在一定溫度下 屬于自發(fā)進行的吸熱反應(yīng)的是 A NaOH與HCl反應(yīng)B CO與O2點燃C Ba OH 2 8H2O與NH4Cl反應(yīng)D SO3與H2O反應(yīng)解析題中4個反應(yīng)都可自發(fā)進行 但只有C項是吸熱反應(yīng) 答案C 1 2 3 4 5 3 下列反應(yīng)中 熵增加的是 A CO g 2H2 g CH3OH g B CaCO3 s 2HCl aq CaCl2 aq CO2 g H2O l C C s O2 g CO2 g D 2Hg l O2 g 2HgO s 解析對于同種物質(zhì) S g S l S s 一般地 有氣體生成且氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)是熵增大的反應(yīng) B中有氣體生成 故熵增大 A D中氣體分子數(shù)減少 C中氣體分子數(shù)不變 答案B 1 2 3 4 5 4 反應(yīng)CH3OH l NH3 g CH3NH2 g H2O g 在某溫度下自發(fā)向右進行 若反應(yīng)的 H 17kJ mol 1 H T S 17kJ mol 1 則下列選項中正確的是 A H 0 H T S0C H 0 H T S 0D H0 所以選A項 答案A 1 2 3 4 5 5 某化學(xué)反應(yīng)的 H 122kJ mol 1 S 231J mol 1 K 1 則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進行 A 在任何溫度下都能自發(fā)進行B 在任何溫度下都不能自發(fā)進行C 僅在高溫下自發(fā)進行D 僅在低溫下自發(fā)進行解析題中 H0 故必有 H T S 0 故在任何溫度下都能自發(fā)進行 答案A