2.4 化学反应进行的方向（课件+word）-《优化指导》2019版新课标同步课堂化学（人教版选修4）

第四节　 化学反应进行的方向 1．了解放热反应的自发性和某些吸热反应的自发性。 2．通过“有序”和“无序”的对比，理解熵的概念。 3．初步了解焓变和熵变对化学反应的方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。 [对应学生用书P38] 知识点一　 自发过程与自发反应 1． 2．自发反应 在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。 [做一做] 有下列化学反应：①白磷自燃、②氯化氢分解、③煤燃烧、④钠与水反应、⑤酸碱中和反应，其中属于能自发进行的化学反应(简称自发反应)的是__________，属于放热反应的是____________。 提示　①④⑤　①③④⑤ 知识点二　化学反应进行方向的判据 1．化学反应进行的方向与焓变的关系 (1)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系： ①2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进行。 ②NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH>0，该反应在常温下能自发进行。 (2)自发反应与焓变的关系 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．化学反应进行的方向与熵变的关系 (1)熵 ①体系倾向　(密闭容器)：[来源:学科网ZXXK] ②含义：科学家用熵(符号为S)来量度这种混乱(或无序)的程度。 ③特点：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。 (2)熵增原理[来源:学,科,网Z,X,X,K] 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零。 (3)熵判据 体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 (4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。 3．复合判据 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS<0的方向进行，直到达平衡状态。 (1)ΔH－TΔS<0　反应能自发进行 (2)ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态 (3)ΔH－TΔS>0　反应不能自发进行 1．放热反应是否都能自发进行？吸热反应是否都不能自发进行？ 提示　多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有些吸热反应也能自发进行。如NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CH3COONH4(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.30 kJ/mol能自发进行。 2．熵增的反应是否都能自发进行？熵减的反应是否都不能自发进行？ 提示　多数能自发进行的化学反应是熵增的反应，但有些熵减的反应也能自发进行。 化学反应进行的方向与自由能变化的关系 1．对反应进行方向的讨论 类型 ΔH ΔS[来源:Z。xx。k.Com] 反应的自发性 1 ＜0 ＞0 ΔG<0，反应一定能自发进行 2 ＞0 ＜0 ΔG>0，反应一定不能自发进行 3 ＜0 ＜0 反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，故低温自发 4 ＞0 ＞0 反应能否自发进行与温度有关，一般高温时熵变影响为主，故较高温度自发 2．反应的自发性只能判断方向性，反应能否实现，还要看具体的反应条件。 角度一　熵增或熵减的判断 判断下列各变化过程是熵增加还是熵减小。 (1)NH4NO3爆炸：2NH4NO3(s) 2N2(g)＋4H2O(g)＋O2(g)(　　) (2)水煤气转化：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)。(　　) (3)臭氧的生成：3O2(g)===2O3(g)。(　　) A．熵增大　　　 B．熵减小[来源:Zxxk.Com] C．不变　　 D．熵变很小[来源:Z.xx.k.Com] 解析　(1)NH4NO3的爆炸反应是气态物质的物质的量增大的化学反应：(2＋4＋1)－0>0，因此该过程是熵增加的过程。(2)水煤气转化反应，气态物质的物质的量在反应前后未发生变化：(1＋1)－(1＋1)＝0，估计该过程的熵变很小。(3)生成臭氧后，气态物质的物质的量减小：2－3<0，因此该过程是熵减小的过程。 答案　(1)A　(2)D　(3)B 常见熵增过程或反应 (1)常见的熵增过程：固体的溶解，气体的扩散，水的汽化过程等。 (2)常见的熵增加的反应：产生气体的反应，气体物质的量增大的反应。 角度二　化学反应进行方向的判断