化学反应进行的方向(知识点总结).docx

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1、化学反响进展的方向(学问点总结)化学反响进展的方向【学习目标】1、了解放热反响的自发性和某些吸热过程的自发性；2、能用焓变和熵变推断化学反响的方向。【要点梳理】要点一、自发过程与自发反响1、自发过程含义：在肯定条件下，不用借助外力就可以自发进展的过程。分类不需借助外力过程自发过程特点需借助外力非自发过程a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热量)。b在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。实例 a自然界中，水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流。b物理学中，电流总是从电位高的地方向电位低的地方流淌。 c日常生活中，气温上升，冰雪自动溶化。2、自发反响在给定的条

2、件下，可以自发进展到显著程度的反响。3、自发过程和自发反响的特点具有方向性，假设某个方向的反响在肯定条件下是自发的，则其逆方向的反响在该条件下确定不自发，如 铁器暴露于潮湿的空气中会生锈是自发的，而铁锈变为铁在该条件下确定不是自发的。要想使非自发过程发生，则必需对它做功，如利用水泵可使水从低处升到高处，通电可将水分解生成氢气 和氧气。4、自发过程和自发反响的应用自发过程和自发反响可被利用来完成有用功。如向下流淌的水可推动机器，甲烷可在内燃机中被用来做功， 锌与CuSO4 溶液的反响可被设计成原电池，可依据氢气的燃烧反响设计成燃料电池等。要点诠释：过程的自发性只能用于推断过程的方向，不能确定过程

3、是否肯定会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一样的，但只有后者可以实现。要点二、化学反响进展方向的判据1、焓判据概念：体系总是趋向于从高能状态转化为低能状态(这时体系往往会对外部做功或释放能量)，该判据又称能量判据。应用：由焓判据知，放热过程(H0)常常是简洁自发进展的。焓判据的局限性2N2O5 (g)=4NO2 (g)+O2 (g)H=+56.7 kJmol1 (NH4)2CO3 (s)=NH4HCO3 (s)+NH3 (g)H=+74.9 kJmol1以上两个反响都是吸热反响，但是也可以自发进展。因此焓变是影响反响自发进展的因素，但不是唯一因

4、素。2、熵判据熵a概念：表示体系的不规章或无序状态程度的物理量，熵的符号为S，单位J/(molK)。 b实质：用来描述体系的“混乱度”，是物质的一个状态函数，熵值越大，体系的混乱度越大。c影响熵大小的因素同一条件下，不同的物质熵值不同。 同一物质的熵与其聚拢状态及外界条件有关。一般地，对同一物质而言：S (g)S (1)S (s)。熵判据a. 熵增原理在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一阅历规律叫做 熵增原理。在用来推断过程的方向时，就称为熵判据。b. 应用：由熵判据知，熵增(S0)的过程常常是自发进展的。c局限性少数熵减小的过程，在肯定条件下也可

5、以自发进展。如-10的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程(但它是放热的)；2Al (s)+Fe2O3 (s)=Al2O3 (s)+2Fe (s)S=39.35 J/(molK)，该反响是熵减过程，但在高温时能自发进展。熵变是影响反响自发进展的又一个因素，但也不是唯一因素。要点三、打算和影响化学反响进展方向的因素1、化学反响的方向与焓变的关系多数能自发进展的反响是放热反响。例如：在常温、常压下，Fe(OH)2 被氧化为Fe(OH)3 的反响是自发的，反响放热4Fe(OH)2(s)+2H2O(1)+O2(g)=4Fe(OH)3 (s)H=444.3 kJ/mol有些吸热反响也能自发进展。例如

6、：NH4HCO3 (s)+CH3COOH (aq)=CO2 (g)+CH3COONH4 (aq)+H2O (1)H=+37.30 kJ/mol有一些吸热反响在室温条件下不能自发进展，但在较高温度下则能自发进展。例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3 的分解反响。CaCO3 (s)=CaO (s)+CO2 (g)H(298 K)=+178.2 kJ/molH(1200 K)=+176.5 kJ/mol2、化学反响的方向与熵变的关系反响的熵变S 为产物总熵与反响物总熵之差。对于确定的化学反响，在肯定条件下具有确定的熵变。很多熵增加的反响在常温、常压下可以自发进展。产生气体的反响、气体物

7、质的物质的量增大的反响，熵 变通常都是正值，为熵增加的反响。例如：2H2O2 (aq)=2H2O (1)+O2 (g)高温有些熵增加的反响在常温、常压下不能自发进展，但在较高温度下可以自发进展。例如：CaCO3(s)CaO (s)+CO2(g)22C (s)+H O (g)高温 CO (g)+H (g)铝热反响是熵减小的反响，它在肯定条件下也可以自发进展。2Al (s)+Fe2O3 (s)=Al2O3 (s)+2Fe (s)任何反响体系都有趋向于从高能状态转变为低能状态和从有序自发地转变为无序的倾向。因此影响和打算化学反响进展方向的因素是焓变和熵变。要点四、复合判据1、复合判据(自由能判据)在

8、温度、压强肯定的条件下，自发反响总是向G=HTS0 的方向进展，直到达平衡状态。2、复合判据与反响能否自发进展的关系G=HTS0 反响能自发进展G=HTS=0 反响到达化学平衡状态G=HTS0 反响不能自发进展3、应用4、理解复合判据应留意以下四点：焓变与熵变共同影响一个化学反响在肯定条件下能否自发进展。焓和熵的变化都只取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。反响方向的推断与反响条件有关，不能随便将常温、常压下的结论用于其他温度、压强下的反响。反响发生的条件有多种，HTS 这个判据只能用于温度、压强肯定的条件下的反响，不能用于其他条件(如温度、体积肯定)下的反响。化学反响进展的方向(学问点总

9、结)【典型例题】类型一、自发过程与自发反响例 1以下过程属于非自发过程的是() A水由高处向低处流 B室温下水结成冰 C气体从高密度处向低密度处集中 D煤气的燃烧【答案】B【解析】自然界中水由高处向低处流、煤气的燃烧、气体从高密度处向低密度处集中、室温下冰的溶化都是 自发过程，其逆向过程都是非自发的。例 2过程的自发性的作用是()A推断过程的方向B确定过程是否肯定会发生C推断过程发生的速率D推断过程的热效应【答案】A【解析】大量事实告知我们，过程的自发性只能用于推断过程的方向，不能确定过程是否肯定会发生和过程 发生的速率。所以A 正确，B、C 不正确。放热反响常常是自发进展的过程，但是有些吸热

10、反响也能自发进展， D 不正确。举一反三：【变式 1】知道了某过程有自发性之后，则() A可推断出过程的方向 B可确定过程是否肯定会发生 C可推测过程发生完成的快慢 D可推断过程的热效应【答案】A【变式 2】运用相关化学学问进展推断，以下结论错误的选项是() A某吸热反响能自发进展，因此该反响是熵增反响BNH4F 水溶液中含有HF，因此 NH4F 溶液不能存放于玻璃中C可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底 D增大反响物浓度可加快反响速度，因此用浓硫酸与铁反响能增大生成H2 的速率【答案】D【解析】A、吸热反响可以自发进展， H0，假设满足 HT S0，必需是熵增的

11、反响，故A 正确；B、氟化铵水解生成氟化氢，氢氟酸和玻璃中二氧化硅反响腐蚀玻璃，因此NH4F 溶液不能存放于玻璃中，故B 正确；C、海底中自然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，为可燃冰，故C 正确；D、常温下铁在浓硫酸中钝化，外表形成致密氧化物薄膜阻挡浓硫酸与铁反响，不能生成氢气，故D 错误； 应选D。【变式 3】以下不属于自发过程的是()A铁生锈BNaCl 溶于水后的集中CZn 与 CuSO4 溶液反响D石墨转化为金刚石【答案】D【解析】金刚石转化为石墨是放热反响，依据化学反响的能量判据可知，金刚石转化为石墨是自发进展的， 而石墨转化为金刚石则不属于自发过程。类型二、化学反响进展

12、方向的判据例 3以下自发反响可用焓判据来解释的是() A硝酸铵自发地溶于水B2N2O5 (g)=4NO2 (g)+O2 (g)H=+56.7 kJ/mol C(NH4)2CO3 (s)=NH4HCO3 (s)+NH3 (g)H=+74.9 kJ/mol D2H2 (g)+O2 (g)=2H2O (1)H=571.6 kJ/mol【答案】D【解析】焓判据能够说明放热反响为自发反响，而A、B、C 三个自发过程均为吸热过程，明显不能单用焓判据来解释。只有D 项可以用焓判据解释。例 4以下反响中，熵减小的是()A2HI (g)=H2 (g)+I2 (g)BNH4NO3 爆炸：2NH4NO3 (s)=2

13、N2 (g)+4H2O (g)+O2 (g)C2O3 (g)=3O2 (g)D4NH3 (g)+5O2 (g)=4NO (g)+6H2O (1)【答案】D【解析】化学反响中，气体物质的量增加的反响方向为熵增加的方向，反之为熵减小的方向，所以可认为A 项的熵不变，B、C 项的熵增加，D 项的熵减小。例 5能用能量判据推断以下过程方向的是() A水总是自发地由高处往低处流 B放热反响简洁自发进展，吸热反响不能自发进展 C有序排列的火柴散落时成为无序排列， D屡次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大【答案】A【解析】A 项，水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向：B 项，有些吸

14、热反响也可以自发进展，例如，在 25和1.01105 Pa 时，2N2O5 (g)=4NO2 (g)+O2 (g)H=+56.7 kJ/mol，(NH4)2CO3 (s)=NH4HCO3(s) +NH3 (g)H=+74.9 kJ/mol，不难看出上述两个反响都是吸热反响，又都是熵增大的反响，明显只依据焓变来推断反响进展的方向是不全面的。C 项，有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D 项，扑克牌的无序排列也属于熵判据。举一反三：【变式 1】石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： C (s，石墨)+O2 (g)=CO2 (g)H=393.5 kJ/molC (

15、s，金刚石)+O2 (g)=CO2 (g)H=395.4 kJ/mol关于金刚石和石墨的相互转化，以下说法正确的选项是()A石墨转化成金刚石是自发进展的过程B金刚石转化成石墨是自发进展的过程C石墨比金刚石能量低 D金刚石比石墨能量低【答案】BC【解析】由热化学方程式可知，石墨比金刚石能量低，1 mol 石墨转化为 1 mol 金刚石吸取 1.9 kJ 的热量， 金刚石转化为石墨是放热反响，依据化学反响的能量判据可知该反响可以自发进展。所以BC 正确。【变式 2】以下说法正确的选项是() A在常温下，放热反响一般能自发进展，吸热反响都不能自发进展BNH4HCO3 (s)=NH3 (g)+H 2O

16、 (g)+CO 2 (g)H=+185.57 kJ/mol，反响能自发进展，缘由是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C由于焓变和熵变都与反响的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反响自发性的判据D在其他外界条件不变的状况下，使用催化剂，可以转变化学反响进展的方向【答案】B【解析】正确解答此题，首先要明确焓判据和熵判据对化学反响方向的影响，然后利用复合判据自由能变 化进展综合分析推断，同时要留意催化剂在化学反响中的作用。A 项错误，有些能使熵值增大的吸热反响也可以自发进展；C 项错误，应将二者综合起来即利用复合判据进展推断；D 项错误，催化剂只能降低反响的活化能而转变化学反响速率，不能

17、转变反响的方向。类型三、复合判据例 6某反响 A+B=C+D 在低温下能自发进展，在高温下不能自发进展，对该反响的 H、 S 的推断正确的选项是()A H0、 S0B H0、 S0C H0、 S0D H0、 S0【思路点拨】运用 H-T S 与 0 的大小关系判据反响能否自发进展。【答案】C【解析】 H-T S0 的反响能自发进展。当 H0、 S0 时，反响在低温下能自发进展，在高温下不能自发进展，故C 正确。【总结升华】推断反响自发进展的传统方法：(1) 由不稳定物质向稳定物质转变；(2) 对于复分解反响类型的离子反响，一般是由易电离的物质向难电离的物质转变，或向离子浓度减小的方向转变；(3

18、) 由难挥发性(高沸点)物质向易挥发性(低沸点)物质转变。(4) 由氧化性(复原性)强的物质向氧化性(复原性)弱的物质转变。举一反三：【变式 1】在 100 kPa、298.15 K 时石灰石发生分解反响：CaCO3 (s)=CaO (s)+CO2 (g)H=+178.3 kJ/mol，S=+1604 J/(molK)，试推断反响的自发性及自发进展的最低温度。【答案】在 100 kPa、298.15 K 时，石灰石的分解反响为非自发反响，自发进展分解的最低温度为1112 K。【 解 析 】 H TS=+178.3kJ/mol 298.15K+160.4103kJ/(molK)=+130.5kJ/mol 0 ，T DH =+178.3 kJ / mol= 1112 K 。DS+160.4 10-3 kJ /(mol K)