高中化学第二章第四节化学反应进行的方向教案人教版选修4.pdf

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1、 1/3【课 题】4 化学反应进行的方向【教学目标】1、理解能量判据、熵的概念 2、利用能量判据判断反应进行的方向 3、利用熵变判断反应进行的方向【教学重点】焓减与熵增与化学反应方向的关系【教学过程】【板 书】4 化学反应进行的方向【引言】化学反应原理的三个重要组成部分。化学反应进行的快慢-化学反应速率 化学反应的限度-化学平衡 化学反应进行的方向能量判据和熵判据【阅读】课本 36 页 学生举例：1、生活中的自发过程：(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；(2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，

2、因为它们有明显的自发性其中是否蕴藏了一定的科学原理？2、化学反应中的自发过程(1)甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=802.3 kJ/mol(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=571.6 KJ/mol 共同点放热反应 E 反 E 生 一、自发过程与能量判据 1、自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。共同特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态 2、能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功

3、或释放热量)，这一经验规律就是能量判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用能量判据却无法解释清楚，例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行，无须借助外力 N2O5 分解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/mol 碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/mol 二、熵与熵判据 1在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。2、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做

4、熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据熵判据。3同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。物质由有序变得无序，即有序程度降低，混乱度增加。熵：表示物质混乱度。熵越大混乱度越大。熵变S：生成物熵与反应物熵之差。三、能量判据和熵判据的应用 能量判据中，自发过程取向于最低能量状态的倾向 熵判据中，自发过程取向于最大混乱度的倾向 很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程。注意：1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会发生和过程发生的速率。例如石有向石

5、墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为石的。【阅读】“科学视野”反应自发进行的判断 H TS 0 非自发进行【小结】一、化学反应进行方向的判据 1能量判据：自发过程趋向于最低能量状态的倾向。放热过程常常是容易进行的。2熵判据：自发过程趋向最大混乱度的倾向。若干熵增的过程是自发的。二、理解熵的含义和熵的变化 1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如石

6、和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等 2、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。4、由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据（G）将更适合于所有的过程。5、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会期发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。6、若一个变化的正向能自发进行，则逆向是非自发反应。7、反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的，但在 1273K 时，这一反

7、应就是自发的反应。规律方法总结 自发反应中的焓变和熵变的关系 1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。2、吸热的自发过程是熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想 气体的混合等。板书设计：2/3 巩固练习：见附页。练习 1、科学家根据体系存在着力图使_和_的自然现象，提出了相互关联的_和_，为最终解决上述问题提供了必要的理论根据。试分别举一例_，_。2、以下自发反应可用能量判据来解释的是 ()A、硝酸铵自发地溶于水 B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g

8、)；H=+56.7kJ/mol C、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-571.6 kJ/mol 3、已知石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：（）C(石、s)+O2(g)=CO2(g)H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g)=CO2(g)H2393.51kJ/mol 关于石与石墨的转化，下列说法正确的是 A.石转化成石墨是自发进行的过程 B.石墨转化成石是自发进行的过程 C.石墨比石能量低 D.石比石墨能量低 4、知道了某过程有自发性之后，则 （）A.可判断出过程的

9、方向 B.可确定过程是否一定会发生 C.可预测过程发生完成的快慢 D.可判断过程的热效应 5、碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是（）A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量 C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。6、下列反应中，在高温下不能自发进行的是 （）A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D.CO(g)C(s)1/2O2 7、我们主要从三个方面讨论一

10、个化学反应的原理，其中不属于这三个方面的是（）A、反应进行的方向 B、反应的快慢 C、反应进行的限度 D、反应物的多少 8、下列说法错误的是 （）A、NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 B、同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时熵值最小 C、借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态 D、由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程。9、下列过程属于熵增加的是 （）A、一定条件下，水由气态变液态。B、高温高压条件下使石墨转化为石 C、2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）D、散落的火柴的无序排列 10、下列说法不正确的是 （）

11、A、体系有序性越高，熵值就越低 B、自发过程将导致体系的熵增大 C、吸热反应不可以自发进行 D、同种物质气态时熵值最大 11、以下自发进行反应可用能量判据来解释的是 （）A、硝酸铵自发地溶于水 B、2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）H=+56.7kJmol-1 C、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=571.6 KJ/mol 12、判断下列反应的熵值增加的是 A、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)B、H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)C、(NH4)2CO3(s)=NH

12、4HCO3(s)+NH3(g)D、Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s)13、已知在等温条件下，化学反应方向的判据为：H-TS0 反应能正向自发进行 H-TS=O 反应达平衡状态 H-TS 反应能逆向自发进行（其中H 为焓变，S 为熵变，T 为热力学温标，单位为 K）设反应 A（s）=D（g）+E（g）H-TS=（-4500+11T）J/mol 要防止反应发生，温度必须 A、高于 400K B、低于 136K C、高于 136K 而且低于 409K D、低于 409K 参考答案：1、自身能量趋于最低 各有序变为无序 能量判据和熵判据 自然界中的水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流 碳酸铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)2、D H 为负放热，使体系能量降低。3、由题意可推得 C(石墨、s)=C(石、s)H=1.90 kJ/mol 故选 A、C 4、A 5、A 3/3 6、A 熵增 B 熵增 C 熵增 D 熵减 故选 D 7、D 8、A 9、CD 10、C 11、D 12、C 13、A