第04讲 化学反应的方向 -【暑假衔接班】2023年新高二化学暑假精品衔接课程（沪科版2020选择性必修第一册）

第04讲 化学反应的方向 · 教学目标 1. 知道化学反应是有方向的，认识研究化学反应方向的理论价值和现实意义。 2. 知道化学反应自发进行的方向和反应的焓变和熵变有关，能运用相关的模型决定特定条件下化学反应方向的判断问题。 3. 在探究化学反应方向的过程中，体会到事物发展变化常常受到多种因素的制约，形成全面分析问题的意识。 模块一 化学反应的方向 知识预习 · 反应焓变与反应方向 1.多数能自发进行的化学反应是放热反应。如氢氧化亚铁的水溶液在空气中被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，其△H（298K）==－444.3kJ·mol—1 2.部分吸热反应也能自发进行。 如NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)==CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)，其△H（298K）== +37.30kJ·mol—1。 3.有一些吸热反应在常温下不能自发进行，在较高温度下则能自发进行。如碳酸钙的分解。 因此，反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一依据。 · 反应熵变与反应方向 1.熵：描述大量粒子混乱度的物理量，符号为S，单位J·mol—1·K—1，熵值越大，体系的混乱度越大。 2.化学反应的熵变（△S）：反应产物的总熵与反应物总熵之差。 3.反应熵变与反应方向的关系 （1）多数熵增加的反应在常温常压下均可自发进行。产生气体的反应、气体物质的量增加的反应，熵变都是正值，为熵增加反应。 （2）有些熵增加的反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下则可自发进行。如碳酸钙的分解。 （3）个别熵减少的反应，在一定条件下也可自发进行。如铝热反应的△S== —133.8 J·mol—1·K—1，在点燃的条件下即可自发进行。 · 熵增加原理以及常见的熵增过程 1.自发过程的体系趋向于有序转变为无序，导致体系的熵增加，这一经验规律叫熵增加原理，也是反应方向判断的熵判据。 2.影响熵大小的因素 （1）同一条件下，不同的物质熵不同 （2）同一物质的熵气体＞液体＞固体 3.常见的熵增加过程 固体的溶解、气体的扩散、水的汽化过程以及墨水的扩散过程等等都是体系混乱度增加的过程，即熵增过程。 4.常见的熵增反应 （1）产生气体的反应； （2）有些熵增加的反应在常温常压下不能进行，但是在高温下的时候可以自发进行。 （3）有些熵减小的反应也可以自发进行 【例1】神舟十三号载人飞船运载火箭使用偏二甲肼做燃料、四氧化二氮作助燃剂，热化学方程，下列有关说法正确的是 A． B．若生成液态水，变大 C．该反应的 D．火箭发射过程中，该反应中的化学能全部转化为动能 【例2】已知固体溶于水放热，其焓变和熵变分别为和，下列说法正确的是 A．和均大于零 B．和均小于零 C．大于零，小于零 D．小于零，大于零 模块二 焓变与熵变对反应方向的共同影响 知识预习 · 焓变和熵变对反应方向的共同影响——“四象限法”判断化学反应的方向 在二维平面内建立坐标系，第Ⅰ象限的符号为“＋、＋”，第Ⅱ象限的符号为“＋、—”，第Ⅲ象限的符号为“—、—”，第Ⅳ象限的符号为“—、＋”。借肋于数学坐标系四个象限的符号，联系焓变与熵变对反应方向的共同影响，可以从热力学的角度快速判断化学反应的方向。 在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向的判据为： △H—T△S＜0　反应能自发进行 △H—T△S==0反应达到平衡状态 △H—T△S＞0反应不能自发进行 反应放热和熵增加都有利于反应自发进行。该判据指出的是化学反应自发进行的趋势。 从以上四个象限的情况来看，交叉象限的情况相反相成，第Ⅰ象限（高温下反应自发进行）和第Ⅲ象限（低温下反应自发进行）相反相成，第Ⅱ象限（所有温度下均可自发进行）和第Ⅳ象限（所有温度下反应均不能自发进行）相反相成。分析化学反应的方向的热力学判据是△H—T△S＜0，而这个判据是温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势，并不能说明反应能否实际发生，因为反应能否实际发生还涉及动力学问题。 【例3】11．有关合成氨反应的说法，正确的是 A．根据计算，常温下合成氨反应的ΔH-TΔS<0，所以常温下的反应速率很快 B．升高温度，既可以加快合成氨的速率，又可以提高平衡转化率 C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行 【例4】下列说法不正确的是 A．反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) =4Fe(OH)3(s)常温下能自发进行，该反应的ΔH<0 B．反应H2S(g)+ZnO(s) =H2O(g)+ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH>0 C．反应3C(s)+CaO(s) =CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行，说明该反应的ΔH>0 D．SiO2(s)+2C(s) =S