第二章 化学反应的方向限度和速度.docx
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第二章化学反应的方向限度和速度
第二章化学反应的方向限度和速度
第一节 化学反应的方向
[课标要求]
1.理解熵概念
2.能用焓变和熵变说明化学反应方向
3.理解化学反应进行的方向的判据
第1课时焓变与熵变
[学习目标]
1.通过对熵变、焓变的理解,说明与化学反应方向的关系
2.举例说明吸热反应、放热反应并不一定是自发反应
3.会判断熵值的增大、减小
4.掌握自发反应方向的判据
[知识梳理]
1.反应的焓变与反应的方向
多数能自发进行的化学反应是,如:
常温常压下,是自发的放热反应;但是,有不少也能自发进行,如:
的反应;还有一些吸热反应在室温条件下 进行,但在下则自发能进,如在室温和较高温度下均为吸热反应的。
2.反应的熵变与反应方向
对于一个由大量粒子组成的体系,人们定义一个物理量-熵来描述体系的 ,符号 ,单位,越大,体系的越大。
在同一条件下不同的物质有的熵值,而同一物质的熵值与有关。
例如,对同一物质来说,。
固体的过程,以及墨水过程和气体过程,都是体系混乱度的过程,即熵的过程。
反应的熵变△S=,对于确定的化学反应,在一定条件下具有确定的。
产生的反应,气体物质的增大的反应, 通常是 ,为反应。
许多反应在常温常压下可以 进行,有些反应在常温常压下自发进行,但在 下可以自发进行。
[重点难点精讲]
1.熵值的定义
2.熵变、焓变对反应方向的影响
[典题解析]
例1.实验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。
对此说法的理解中,正确的是( )
A.所有的放热反应都是自发进行的
B.所有的自发反应都是放热的
C.焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D.焓变是决定反应是否具有自发性的判据
解析:
多数能自发进行的反应都是放热反应,并不是所有自发进行的反应都是放热反应,既然说“多数”,必定存在特例,只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素,但不是唯一因素。
”
答案:
C
例2.将下列物质按熵值增加的顺序排列
①LiCl(s)②Cl2(g)③Li(s)④I2(g)
答案:
③①②④
[当堂检测]
1.下列关于熵变的叙述中,正确的是()
A.熵变为正值的反应一定是自发的
B.熵变为负值的反应一定是自发的
C.自发反应的熵变可能是正的,也可能是负的
D.熵变的正负不影响反应的自发性
2.在25℃及100kPa下,氢原子能自发的形成H2:
H+H→H2,此反应体系的△S=S(H2)-2S(H)=-90.4Jmol-1·K-1。
尽管△S为负值,但此反应仍能自动发生。
请解释理由?
3.摩尔熵是单位物质的量的物质在一定条件下所具有的熵,试比较下列两组物质摩尔熵的大小顺序。
(1)相同条件下的甲醇(g)乙醇(g)丙醇(g)
(2)气态苯、液态苯、固态苯
[课后达标]
1.关于自发过程的叙述中,正确的是()
A.其逆过程在相同条件下也必定是自发的
B.其逆过程在相同条件下也可能是自发的
C.其逆过程在其他条件下也可能是自发的
D.自发过程与外界条件无关
2.判断下列各变化过程是熵增还是熵减。
(1)NH4NO3爆炸:
2NH4NO3(s)→2N2(g)+4H2O(g)+O2(g)
(2)水煤气转化:
CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)
(3)臭氧的生成:
3O2(g)→2O2(g)
3.过程的自发性的作用是()
A.判断过程的方向B.确定过程是否一定会发生
C.判断过程发生的速率D.判断过程的热效应
4.下列过程是非自发的是()
A.水由高处向低处流B.天然气的燃烧
C.铁在潮湿空气中生锈D.室渐下水结成冰
5.以下自发反应可用△H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=+56.7kJ·mol-1
C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-285.8kJ·mol-1
6.有关化学反应的说法,正确的是()
A.自发反应都是放热反应B.自发反应都是熵增大的反应
C.自发反应一定能实现D.非自发反应在一定条件下能实现
7.下列反应中熵增加的是()
A.NaCl晶体溶解于水B.氢气在氧气中燃烧生成水
C.碳酸氢铵分解D.水蒸气冷凝为水
8.下列反应是自发进行的吸热反应的是()
A.NaOH+HCl=NaCl+H2O
B.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
C.2CO+O22CO2
D.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
本节检测
1.下列关于自发过程的叙述中,正确的是()
A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B.需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
C.同一可逆反应的正逆反应在不同条件下都有自发的可能
D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
2.下列关于化学反应的焓变的叙述中,正确的是()
A.化学反应的焓变与反应的方向性无关
B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C.焓变为正的反应都是吸热反应
D.焓变为正的反应都能自发进行
3.下列关于化学反应的熵变的叙述中,正确的是()
A.化学反应的熵变与反应的方向性无关
B.化学反应的熵变直接决定了反应的方向
C.熵变为正的反应都是混乱度增大的反应
D.熵变为正的反应都能自发进行
4.下列关于化学反应的自发性叙述中,正确的是()
A.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的
B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的
C.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的
D.焓变大于0而熵变小于0的反应肯定是自发的
5.设反应A(s)=D(g)+E(g)的(△H-T△S)=(-4500+)J·mol-1要防止反应发生,温度必须()
A.高于409KB.低于136KC.高于136K而低于409KD.低于409K
6.以下四个反应的熵变△S,哪个是正的?
哪个是负的?
①Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(g)②4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)
③S(s)+H2(g)=H2S(g)④2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)
7.在常温、常压条件下,下列反应哪些能自发向右进行?
哪些不能?
反应
△H/kJ·mol-1
△S/J·mol-1·K-1
①2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)
-163
22.6
②2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)
113
145
③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
178.0
161
④CaF2(s)+H2O(l)=CaF2(aq)
6.3
-152
8.在、的条件下,自发变化总是朝着(△H-T△S) 0(填“>”、“<”或“=”)的方向进行的,直到体系达到平衡。
9.试根据熵的定义判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于。
①水蒸气冷凝成水;②CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g);③乙烯聚合成聚乙烯;
④气体在催化剂上吸附;⑤碳水化合物在生物体内分解。
10.已知298K时有十列数据:
物质
Na2SO4·10H2O(s)
Na2SO4(s)
H2O(g)
△fHkJ·mol-1
-4324.08
-1384.49
-241.83
Na2SO4·10H2O(s)→Na2SO4(s)+10H2O(g)△S=1443.8J·mol-1·K-1
(1)通过计算说明上述反应在298K及100kPa时能否自发发生?
(2)欲在100kPa时使上述反应发生逆转,温度范围是多少?
11.某蛋白质在323.2K时变性并达以平衡状态,即天然蛋白质变性蛋白质。
已知该变性过程的△H(323.2k)=29.288kJ·mol-1,则该反应的熵变△S(323.3K)=。
12.已知298K时由石墨生成金刚石反应的△H=1.895kJ·mol-1,△H-T△S=2.866kJ·mol-1,又知石墨的熵S石=5.694J·mol-1·K-1,求金刚石的熵S金,这两种碳的同素异形体哪使更有序?
(化学反应的熵变是产物的总熵与反应物的总熵之差)
第2课时 焓变与熵变对反应反应方向的共同影响
[知识梳理]
一、在温度、压强一定的条件下,影响化学反应方向的因素
与共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行,它们与化学反应速率无关。
二、化学反应方向的判据
在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向的方向进行,直至达到平衡状态,即:
△H-T△S<0反应
△H-T△S=0反应
△H-T△S>0反应
(1)在温度、压强一定的条件下, 的熵的反应一定能自发进行。
(2)在温度、压强一定的条件下, 的熵的反应一定不能自发进行。
(3)当焓变和熵变的作用相反时,如果二者大小相差悬殊,可能某一因素占 地位。
4.当焓变和熵变的作用相反且相差不大时,有可能对反应的方向起决定性作用。
由上可归纳出温度与反应方向的关系图为:
[重难点精讲]
1.熵变、焓变各自对化学反应方向的影响
2.各种情况下温度及反变方向的关系,能灵活运用。
△H-T△S<0判断某反应自发进行的温度条件
[典例解析]
例1.下列说法中正确的是()
A.某反应低温条件下能自发进行,那么高温条件下也一定能自发进行
B.某反应高温条件下不能自发进行,那么低温条件下也不能自发进行
C.反应方向是由焓变和熵变共同决定的,与反应温度无关
D.温度有可能对反应的方向起决定性作用
解析:
根据△H-T△S的判断依据,当△H<0、△S>0时,所有温度下反应能自发进行;当△H>0、△S>0时,高温下反应能自发进行;当△H<0、△S<0时,低温下反应能自发进行;当△H>0、△S<0时,所有温度下反应不能自发进行;当△H>0、△S>0或△H<0、△S<0且△H与△S相差不大时,温度有可能对反应的方向起决定性作用。
答案:
D
例2.已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=178.3kJ·mol-1 △S=160.4J·mol-1·K-1,试判断反应的自发性及自发进行的最低温度。
解析:
△H-T△S=178.3kJ·mol-1-298.15K×160.4J·mol-1·K-1=130.5kJ·mol-1>0,所以反应不能自发进行,要使反应能自发进行,须使△H-T△S<0,
即T>。
答案:
在100kPa298.15K下,反应不能自发进行,自发进行的最低温度为1112K。
[当堂达标]
1.下列反应一定能自发进行的是()
A.放热反应B.熵增加的反应
C.熵增加的吸热反应D.熵增加的放热反应
2.下列的反应一定不能自发进行的是()
A.吸热反应B.熵减小的反应
C.熵减小的吸热的反应D.熵减小的放热反应
3.已知298K下反应HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) △H=-176.4kJ·mol-1
△S=-284.3J·mol-1·K-1。
试判断该反应的自发性。
4.电子工业中清洗硅片上
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