專題 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度和速率【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：高考第一輪復(fù)習(xí) 化學(xué)選修4第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度和速率第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1. 反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向。 2. 反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向。 3. 焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。二. 教學(xué)目的 1、理解焓、焓變、熵、熵變的概念。 2、理解化學(xué)反應(yīng)方向與焓變和熵變之間的關(guān)系。 3、掌握化學(xué)反應(yīng)在一定條件下能否自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)。 4、能夠利用化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。三. 重點(diǎn)和難點(diǎn) 1、焓變和熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的共同影響。 2、根據(jù)定量關(guān)系式：H TS及給定的數(shù)據(jù)判斷反應(yīng)方向。四. 考點(diǎn)分析 本節(jié)內(nèi)容是新課改教材中新加知識(shí)，估計(jì)在高考中的主要考查點(diǎn)是：1. 焓變與熵變的概念及簡單計(jì)算。2. 焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系。3. 熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系。4. 焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響。5. 利用定量關(guān)系式：H TS及給定的數(shù)據(jù)判斷反應(yīng)方向。五. 知識(shí)要點(diǎn) 1. 熵的含義是_，符號(hào)是_。 2. 焓是指_，符號(hào)為_。 3. 熵變是指_ 4. 焓變是指_ 5. 反應(yīng)在時(shí)的H-TS為_。已知H=+178.3kJ，S=+160.4J 6. 在溫度、壓力一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向_的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。 7. 反應(yīng)在298K時(shí)的H=-176.4kJ；H-TS=-91.1，則S=_。 8. 常溫下，那么H-TS_0。常溫下，H-TS_0。注意： 1. 焓變是判斷一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，而不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。因常溫下自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)雖多為放熱反應(yīng)，但也有不少吸熱反應(yīng)也可自發(fā)進(jìn)行，還有些反應(yīng)低溫下不能自發(fā)進(jìn)行但高溫下卻可以自發(fā)進(jìn)行。 2. 對(duì)于一個(gè)由大量粒子組成的體系，人們用熵來描述體系的混亂度，符號(hào)為S。熵值越大，體系混亂度越大。在同一條件下不同的物質(zhì)有不同的熵值，而同一物體的熵值與條件有關(guān)。對(duì)同一物質(zhì)來說，?；瘜W(xué)反應(yīng)中要發(fā)生物質(zhì)的變化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著熵變。反應(yīng)的熵變S為反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差。對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增加反應(yīng)。許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行，有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行。事實(shí)證明，熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素。 3. 在一定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既可能與反應(yīng)焓變有關(guān)，又可能與反應(yīng)熵變有關(guān)，在溫度、壓力一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)方向的判據(jù)為H-TS。H-TS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行H-TS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)H-TS>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行這個(gè)判據(jù)用文字表述為：在溫度、壓力一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)是向H-TS<0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。在溫度、壓力一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的方向。放熱反應(yīng)的焓變小于零，熵增加反應(yīng)的熵變大于零，都對(duì)H-TS<0做出貢獻(xiàn)，因此放熱和熵增加有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。顯然，放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。而吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。當(dāng)焓變和熵變的作用相反時(shí)，如果二者大小相差懸殊，可能某一因素占主導(dǎo)地位。焓變對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用，H-TS<0，常溫、常壓下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，熵變對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用，H-TS<0，常溫、常壓下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。此外，如果焓變和熵變的作用相反且相差不大時(shí)，溫度有可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用?！镜湫屠}】 例1. 下列說法正確的是A. 放熱反應(yīng)不一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)B. 吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進(jìn)行的C. 自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生D. 反應(yīng)速率快的一定是自發(fā)進(jìn)行的分析：A正確。放熱反應(yīng)，能量降低不一定是自發(fā)進(jìn)行的。B不正確。反應(yīng)的方向必須根據(jù)能量變化和熵值變化綜合判斷。C不正確。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會(huì)發(fā)生。例如：石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應(yīng)，反應(yīng)在高溫高壓下是可以自發(fā)進(jìn)行的，但條件比較苛刻。D不正確。反應(yīng)的自發(fā)性用于判斷過程的方向，與反應(yīng)快慢無關(guān)。答案：A。 例2. 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B. 放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行 ，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行C. 有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列D. 多次洗牌以后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大分析：A。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。B。吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，例如，在25和時(shí)，H，H=。不難看出，上述兩個(gè)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，又都是熵增的反應(yīng)，顯然只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是不全面的。C有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列，有趨向于最大混亂度的傾向，屬于熵判據(jù)。D撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù)。答案：A。 例3. 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)方向的確定，下列說法正確的是A. 在溫度、壓力一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的方向B. 溫度、壓力一定時(shí)，放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行C. 反應(yīng)焓變是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素D. 固體的溶解過程與焓變有關(guān)分析：H-TS<0，常溫、常壓下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，所以焓變和熵變是一定溫度下化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的復(fù)合判據(jù)，所以A正確，C不正確。放熱反應(yīng)的焓變小于零，熵增加反應(yīng)熵變大于零，都對(duì)H-TS<0做出貢獻(xiàn)。顯然，放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，所以B正確。固體的溶解過程，體系的混亂度增大，它是熵增加的過程，所以D不正確。答案：AB。 例4. 下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是A. B. C. D. 分析：A、B、C、D都是分解反應(yīng)，都是吸熱反應(yīng)H>0。B、C、D三個(gè)反應(yīng)又都是熵增加的反應(yīng)，所以有可能自發(fā)進(jìn)行，A是熵減小的反應(yīng)，在高溫下一定不能自發(fā)進(jìn)行。答案：A 例5. 高溫時(shí)空氣中的和會(huì)反應(yīng)生成NO而污染大氣：。試通過計(jì)算說明在1200的條件下，此反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行？估算自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是多少？（已知H=，S=）。分析：1200=1473K。（1）由化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)H-TS可知，若H-TS<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行若H-TS=0，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)若H-TS>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行該反應(yīng)的H-TS=<0所以，該反應(yīng)在1200時(shí)能自發(fā)進(jìn)行。（2）反應(yīng)要自發(fā)進(jìn)行，必須H-TS<0。即反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度：。答案：（1）1200能自發(fā)進(jìn)行（2）自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是 例6. 當(dāng)鐵絲加熱后放入氧氣中可觀察到的現(xiàn)象是_，說明這個(gè)反應(yīng)是_反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），說明單質(zhì)鐵的穩(wěn)定性_（填“強(qiáng)”或“弱”）于產(chǎn)物。分析：鐵絲加熱后放入氧氣中，可以發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)放出大量的熱，使鐵絲產(chǎn)生紅熱現(xiàn)象，最后燃燒，火星四射，生成黑色的。反應(yīng)后生成的比鐵單質(zhì)更穩(wěn)定。答案：鐵絲紅熱、火星四射、有黑色固體生成；放熱；弱