《2018年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 2.1 化學(xué)反應(yīng)的方向課件8 魯科版選修4.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 2.1 化學(xué)反應(yīng)的方向課件8 魯科版選修4.ppt(28頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、聯(lián)想質(zhì)疑 汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全 燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳,它們是現(xiàn)代城市中的大氣污染物, 為了減輕大氣污染,人們提出通過以下反應(yīng) 來處理汽車尾氣: 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g), 你能否判斷這一方案是否可行?理論依據(jù)是什么?,化學(xué)反應(yīng)的方向,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.通過分析焓變與熵變對反應(yīng)的共同影響,能總結(jié)出這兩個因素的影響不是孤立的而是相互關(guān)聯(lián)的。 2.能通過關(guān)系式H-TS由給定的S數(shù)據(jù)定量判斷反應(yīng)的方向 3.通過分析關(guān)系式H-TS,能夠根據(jù)反應(yīng)焓變的吸熱或放熱、反應(yīng)熵變的熵增或熵減來定性判斷焓變和反應(yīng)熵變對反應(yīng)方向的影響。,1.高山流水是一
2、個自動進(jìn)行的自然過程。 高處水一定會流到低處嗎?,2.低處水可以流至高處么?,3.在“低水高流”的過程中一旦外界停止做 功,該過程還能繼續(xù)進(jìn)行下去嗎?,可采取什么措施?,思考與交流,自發(fā)過程:在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下,不 借助光、電等外部力量就能自動進(jìn)行的過程;,非自發(fā)過程:在溫度和壓強(qiáng)一定條件下, 需持續(xù)借助外部力量才能進(jìn)行的過程。,【討論】請列舉你熟知的自發(fā)過程。,自然界中水總是自發(fā)地從高處往低處流; 電流從電勢高的地方向電勢低的地方流; 熱由高溫物體導(dǎo)向低溫物體等;,(1) 體系趨于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄虻湍軤顟B(tài)(能量越低越穩(wěn)定),體系對外部做功或釋放熱量,,自發(fā)過程的兩大變化趨勢:,火
3、柴棒散落等。,(2) 密閉體系趨于從有序趨于無序(無序體系更穩(wěn)定), 即混亂度趨于增大,墨水、氣體擴(kuò)散; 食鹽溶解于水等;,【探究】以“物體由高處自由下落”為代表,探究自發(fā)過程中有哪些變化趨勢。,自發(fā)過程,共同點(diǎn):2.體系混亂度趨于增大。,熵(S): 1.描述體系混亂度的物理量 2.符號:S 單位:Jmol-1K-1,克勞修斯(德國),S,熵,3.特點(diǎn)(1)熵值越大,體系混亂度越大。,共同點(diǎn):2.體系混亂度趨于增大,即熵增加。,標(biāo)準(zhǔn)狀況下:1mol不同物質(zhì)的熵S(Jmol-1K-1),(2)同一條件:不同物質(zhì)的熵值不同,69.9Jmol-1K-1,47.9Jmol-1K-1,188.7Jmol
4、-1K-1,同一物質(zhì):S(g)S(l)S(s),三種狀態(tài)下水的熵,冰 水 水蒸氣,4.反應(yīng)熵變 (1)符號:S (2)表達(dá)式:S = S總和(生成物) S總和(反應(yīng)物) (3)正負(fù)判斷: 氣體體積增大的反應(yīng): S 0,熵增加反應(yīng) 氣體體積減小的反應(yīng): S< 0,熵減小反應(yīng),自發(fā)過程: 在一定溫度、壓強(qiáng)條件下,不借助(光、電能等)外部力量就能自動進(jìn)行的過程。 自發(fā)反應(yīng):,在一定溫度、壓強(qiáng)下,不借助(光、電能等)外部力量即能進(jìn)行,或具有發(fā)生的可能性的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。 發(fā)反應(yīng)是從屬于自發(fā)過程的,是屬于自發(fā)過程的一部分。,那么我們該如何判斷一個過程,一個反應(yīng)能否
5、自發(fā)進(jìn)行呢?一個過程或者一個反應(yīng)要自發(fā)的進(jìn)行是否要符合什么條件呢?,自發(fā)過程的兩大變化趨勢: (1)體系能量降低,對外部做功或釋放熱量 (2)體系混亂度增大,即熵增加,那么自發(fā)反應(yīng)呢?,【探究】以“物體由高處自由下落”為代表,探究自發(fā)過程中有哪些變化趨勢。,自發(fā)過程,觀察下列幾個自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),找出它們的共同之處: (1)鈉與水反應(yīng)2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)H=368 kJ/mol (2)鐵生銹:3Fe (s)+3/2O2 (g)=Fe2O3 (s) H=824 kJ/mol (3)氫氣和氧氣反應(yīng):2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6
6、kJ/mol,共同點(diǎn):H<0,放熱反應(yīng), 反應(yīng)物的總能量生成物的總能量。,共同點(diǎn):1.體系能量降低,對外部做功或釋放熱量,自發(fā)反應(yīng),吸熱,能,吸熱,不自發(fā),,自發(fā),結(jié)論:H<0,反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。但焓變僅是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素,不是唯一因素。,反應(yīng)的焓變與反應(yīng)方向的關(guān)系?,一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向,注意: (1)焓判據(jù)只能用于判斷反應(yīng)的方向,能否實(shí)現(xiàn)要看具體條件;,自發(fā)過程的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時體系會對外部做功或釋放熱量) ,自發(fā)反應(yīng)中焓變小于0,這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是焓判據(jù),是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。,(2)焓判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)
7、進(jìn)行, 與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān);,(3)反應(yīng)焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素, 但不是唯一因素。,反應(yīng)的熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系?,增大,增大,自發(fā)過程,共同點(diǎn):2.體系混亂度增大,即熵增加,自發(fā)反應(yīng),增大,增大,減小,結(jié)論:熵增加(S0)有利于反應(yīng)的進(jìn)行。但熵變僅是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素,不是唯一因素。,反應(yīng)的熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系?,注意: (1)熵變只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一種因素; (2)熵變(S)只決定于體系的始態(tài)和終態(tài),與變化的途徑無關(guān); (3)熵判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)。,二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向 在與外界隔離的體系中,自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大,這一
8、經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理。在用來判斷化學(xué)反應(yīng)方向時就稱為熵判據(jù) 。,科學(xué)家們總結(jié)出了一條公式: G HT S G代表的是體系自由能的變化, 用自由能變化來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是最全面最科學(xué)的。 當(dāng)G<0時,反應(yīng)就可以自發(fā)進(jìn)行 ,當(dāng)G0時,反應(yīng)就不能自發(fā)進(jìn)行 。,視野拓展,三、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響復(fù)合判據(jù) 1.判據(jù):H-TS 2.判據(jù)與反應(yīng)的自發(fā)性: 0 反應(yīng)不能自發(fā) 3.適用判據(jù)應(yīng)注意的問題: (1)判斷反應(yīng)的自發(fā)性要結(jié)合H和S, 利用H-TS (2)條件是一定溫度、壓強(qiáng)下 (3)反應(yīng)具有自發(fā)性,只能說明這個反應(yīng)有進(jìn)行的趨勢,但這個反應(yīng)到底能不能反應(yīng),那還要看反應(yīng)進(jìn)行的限
9、度和反應(yīng)進(jìn)行的速率。,,,自發(fā)進(jìn)行,,不自發(fā)進(jìn)行,低溫時,高溫時,低溫時,高溫時,低溫不自發(fā),高溫自發(fā),低溫自發(fā),高溫不自發(fā),H,,H-TS,小結(jié):溫度與反應(yīng)方向,判斷下列4個反應(yīng)在什么條件下自發(fā)進(jìn)行,1. 2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g) H0 S0 2. 2CO(g) = 2C(s,石墨) + O2(g) H0 S0 S0,汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳,為了減輕大氣污染,化學(xué)家提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣: 2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) 這一方案可行嗎?你需要哪些數(shù)據(jù)?,
10、,298K、100kPa下,該反應(yīng)的 H=-746.8 KJmol-1 , S=-197.5 Jmol-1K-1,追根尋源,2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g)298K、100kPa下,該反應(yīng)的 H=-746.8 KJmol-1 , S=-197.5 Jmol-1K-1,計算得: H-T S=-746.8 KJmol-1 -298 K (-197.510-3 KJmol-1K-1) =-687.9 KJmol-1 <0 即: H-T S <0, 因此室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。,注意:反應(yīng)具有自發(fā)性,只能說明這個反應(yīng)有 進(jìn)行的趨勢,但這個反應(yīng)到底能不能發(fā)生, 那還要看反應(yīng)的速率等
11、問題。,1.某反應(yīng)AB(g)=C(g)+3D(g)在高溫時能自發(fā)進(jìn)行,其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H、S應(yīng)為( ) A.H 0 B. H 0,S 0 D. H 0,S < 0,C,達(dá)標(biāo)檢測,2.(無錫高二檢測)下列反應(yīng)在任意溫度下一定能自發(fā)進(jìn)行的是 (),D,達(dá)標(biāo)檢測 3.已知反應(yīng)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H=178.2KJmol-1 S=169.6Jmol-1K-1計算說明此反應(yīng)在室溫下能否自發(fā)進(jìn)行?若不能需要在何溫度下才能自發(fā)進(jìn)行? 4. P40 3,1.下列說法完全正確的是( ) A. 放熱反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng) B. S為正值的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng) C. 物質(zhì)的量增加的反應(yīng),S為正值 D. 如果H和S均為正值,當(dāng)溫度升高時,反應(yīng)可能 自發(fā)進(jìn)行 2.下列反應(yīng)中,S最大的是( ) A. CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) B. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) C. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) D. CuSO4(s)+5H2O(l)CuSO45H2O(s),達(dá)標(biāo)檢測,4.化學(xué)反應(yīng)體系焓變減少(H0)都有利于反應(yīng)的進(jìn)行。焓變和熵變相差不大時,溫度可能對反應(yīng)方向起決定性的作用。 可以用象限法進(jìn)行判斷:,