2.4 化学反应进行的方向（课件+练习）-2019-2020学年高中化学选修四【创新教程】微点特训（人教版）

第四节　化学反应进行的方向 未涂防锈漆的钢制器件会生锈，香水会扩散到空气中等，这些都是不需要借助外力就可以自发进行的过程；用水泵把水从低水位抽到高水位，高温高压下可以使石墨转化为金刚石等，这些都是需要外界对体系施加某种作用才能实现的过程。化学反应中为什么有些不需要借助外力就能够自发进行，而有些反应或过程需要在特定条件下才能进行呢？这就是化学反应进行的方向问题。你知道如何判断化学反应能否自发进行和化学反应进行的方向吗？ 焓变(ΔH)的含义及表示方法？[来源:Zxxk.Com] 提示：(1)定义式：ΔH＝H(生成物)－H(反应物) (2)单位：kJ/mol (3)符号：吸收能量ΔH为“＋”，放出能量ΔH为“－”。 (4)表示方法：常用热化学方程式表示物质变化与焓变的关系。 知识目标 1.了解反应自发性的含义。 2．了解熵的基本含义及熵增原理。 3．了解能量判据和熵判据的基本内容。 能力目标 能利用焓判据和熵判据判断一些反应能否自发进行。 重点难点 1.焓判据和熵判据。 2．综合利用焓判据和熵判据判断一些反应能否自发进行。 一、自发过程和自发反应 有关化学反应进行的　方向　、　快慢　和　限度　是化学反应原理的三个重要组成部分。科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于　“最低”　和由　“有序”　变为　“无序”　的自然现象，提出了互相关联的　焓　判据和　熵　判据，为最终解决上述问题提供了必要的依据。 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，　不用借助于外力　就可以自动进行的过程。 (2)特点：①体系趋向于从　高能　状态转变为　低能　状态(体系对外部　做功　或者　释放　能量)。 ②在密闭条件下，体系有从　有序　自发转变为　无序　的倾向，即　熵增　原理。 2．自发反应 在给定的一组条件下，可以　自发　地进行到显著程度的化学反应。 二、化学反应进行方向的判据 1．焓判据 放热反应过程中体系能量　降低　，具有自发进行的倾向，因此可用　焓变　来判断反应进行的方向。 2．熵判据 (1)熵：在密闭条件下，体系有从　有序　自发地转变为　无序　的倾向。因为与有序体系相比，　无序　体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用　熵　(符号为　S　)来量度这种混乱(或无序)的程度。 (2)熵增原理 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵　增加　，即熵变(符号ΔS)　大于　零。 (3)熵值大小的比较 同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)　>　S(l)　>　S(s)。 (4)熵判据 体系有自发地向混乱度　增加　(即　ΔS>0　)的方向转变的倾向，因此可用　熵增　来判断反应进行的方向。 3．复合判据 过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程　是否一定发生　和过程　发生的速率　，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑　焓判据　和　熵判据　的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。 1．自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？这句话对吗？说明理由。 提示：不对。某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。如甲烷燃烧是自发反应，但需点燃或加热才能反应；石灰石分解为氧化钙和二氧化碳为非自发反应，在高温下可以发生。 2．固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖都能溶于水，它们溶解的过程与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？ 提示：固体硝酸铵溶解吸热，氢氧化钠溶解放热，氯化钠和蔗糖溶解过程焓变几乎为零。四种物质的溶解过程都是自发的。显然热效应不是这些过程自发的决定因素。它们溶解过程是固体分子或离子进入溶液，混乱度增大。 [要点一]　化学反应方向与焓变、熵变的关系　 1．化学反应的方向与焓变的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是放热反应 例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol。 (2)有些吸热反应也能自发进行 例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol。 (3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。 例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol (4)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