内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
[学业要求] 1.了解自发过程和反应的自发性。2.知道化学反应是有方向的,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。3.能用焓变、熵变判断化学反应进行的方向。
01
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降低
自发
焓变
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混乱度
S
Δ S
越大
>
>
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增加
熵增,ΔS>0
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ΔG
kJ/mol
ΔH-TΔS
温度
自由能减小
达到平衡
能自发进行
不能自发进行
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1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)ΔH<0,ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。( )
(2)自发反应一定是熵增的放热反应。( )
(3)在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向。( )
(4)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0。( )
(5)同种物质气态时熵值最大。( )
×
√
×
×
×
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2.下面是生活中的几个自发过程,你认为其中能用熵变解释的是( )
A.自然界中水由高处往低处流
B.0 ℃时水变为冰
C.墨水滴到水中会扩散到整个水体
D.铁器暴露在潮湿空气中会生锈并放出热量
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02
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1.自发过程
(1)含义
在温度和压强一定的条件下,不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。
(2)特点
①具有方向性,即反应的某个方向在一定条件下是自发的,则其逆反应在该条件下肯定不能自发。
②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
知识点 判断化学反应进行的方向
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2.判断化学反应的自发性
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3.利用自由能公式计算反应自发进行的最低温度
若题目提供了ΔH和ΔS的数据,可利用ΔG=ΔH-TΔS<0,来计算反应自发进行的最低温度。计算时要注意以下两点:
(1)给出的ΔH的单位通常为kJ/mol,ΔS的单位通常为J/(mol·K),进行计算时要将二者的单位统一,再代入数值进行计算。
(2)温度用绝对温度K,而不能用 ℃,其中T=(273+t)K。
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选项 内容 结论
A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为该过程的ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0、ΔS>0 反应一定不能自发进行
D H2(g)+F2(g)===2HF(g)的ΔH=-271 kJ·mol-1,ΔS=+8 J·mol-1·K-1 反应在任意温度下都不能自发进行
2.下列内容与结论相对应的是( )
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03
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[学习·理解]
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解析 该反应是熵增的反应,ΔS >0,且ΔH >0,25 ℃时能自发进行,说明熵增的作用大于热效应,D正确。
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解析 由题意及分析可知,石墨转变为金刚石是吸热(ΔH>0)、熵减(ΔS<0)的反应,所以根据ΔG=ΔH-TΔS可知,任何温度下都不自发,必须借助外力,故选B。
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[应用·实践]
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能
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小于
大于
T<1240 K
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已知上述反应的焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学回答下列问题:
(1)反应①在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(2)反应①能否自发进行是由 (填“焓变”或“熵变”)决定的。
(3)制取炭黑的允许温度范围: 。
(4)为了提高甲烷的炭化程度,下列温度最合适的是_________
(填标号)。
A.905.