第二章第1节 化学反应的方向

【学习目标】

1.初步掌握判断化学反应进行方向的方法，了解判断方法的依据。

2.结合实际现象及相关知识理解化学反应进行的方向。

3.通过对本节内容的学习，初步树立起辩证唯物的世界观，激发探究未知知识的兴趣。

【重点、难点】

1.判断化学反应进行方向的依据

2.对△H-T△S的理解应用

【学习方法】讨论探究、理论联系实际、归纳总结

【课型】新授课

【知识链接】

      在化学反应过程中，若反应产物总能量<反应物总能量，则△H___0，该反应为______反应；若反应产物总能量>反应物总能量，则△H___0，该反应为______反应。一个化学反应是吸热还是放热，只与反应前后___________________有关，而与反应条件无关。

【新知探究】在生产和生活中存在着很多的自发过程，你能举出一些自发过程的例子吗？是什么因素决定它们的过程能自发进行？

任务一    反应焓变与反应方向

自发过程

定义：在_______________一定的条件下，不借助_________等外部力量就能自发进行的过程。举例：水由高处流向低处；热由高温物体传向低温物体；电流由高电位流向低电位；④NaCl在水中逐渐溶解;⑤冰在室温下融化；⑥Zn置换CuSO4出中的Cu.

自发反应

含义：在给定条件下，一个反应可以自发进行到显著程度，称为自发反应。

特点：具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆方向在该条件下肯定不自发。

在生产、生活中的应用：自发反应是自发过程的一种，也可用来完成有用功，如锌与硫酸铜溶液的反应可以设计成原电池。

【讨论探究】哪些反应能自发进行？只有放热反应才能自发进行吗？

阅读教材总结：

1.多数能自发进行的化学反应是________________，如：常温常压下的自发反应：酸碱中和反应、铁的生锈、CaO与H2O反应。高温常压下的自发反应：碳的燃烧等。

自发反应的能量判据———体系总是趋向于从高能状态转变为低能状态

2.有不少_______反应也能自发进行,如：Ca(OH)2与NH4Cl反应。

3.还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在_____________下则能自发进行，如：CaCO3分解反应。

结论：反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是_______因素。

【练习】已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：

C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)     △H=-393.5kJ/mol

C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)   △H=-395.4kJ/mol

关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法可能正确的是（  ）

A.石墨转化为金刚石是自发进行的过程

B.金刚石转化为石墨是自发进行的过程

C.石墨比金刚石能量低

D.金刚石比石墨能量低

[讨论探究]为什么有些吸热反应也能自发进行？反应能自发进行还受哪些因素影响呢？

任务二    反应熵变与反应方向

阅读教材总结：

1.熵：是描述___________________的物理量，符号_____，单位________________，熵值越大,________________。在同一条件下，不同物质的熵值________，对同一物质来说，S(高温)____S(低温)；S(g）_____S(l)_____S(s)(填“>”“<”或“=”)。

固体的溶解、液体及气体的扩散，都是_______________的过程。

2.反应的熵变为____________________________________，符号_______，单位_________产生气体的反应,气体物质的物质的量_______的反应，熵变的数值通常都是正值，为熵增加反应，即△S____0.

自发反应的熵判据———体系有自发向混乱度增加即熵增大的方向转变

3.熵变与反应方向：事实证明，熵_________有利于反应的自发进行，而有些____________的反应在一定条件下也能自发进行。

结论：熵变是与反应能否自发进行有关的又一因素，但也不是________的因素。

【练习】下列过程中关于熵变的判断不正确的是（   ）

A.溶解少量食盐于水中:△S>0        B.碳和氧气反应生成CO(g)：△S>0

C.H2O(g)变成液态水：△S>0         D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g):△S>0.

[讨论探究]那么，要判断反应能否自发进行，要考虑哪些因素？

任务三  焓变与熵变对反应方向的共同影响

阅读教材总结：

1.研究表明，在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向是反应的_______和______共同影响的结果，反应方向的判据为_______________（自发反应的复合判据）。

△H-T△S<0____________________

△H-T△S=0____________________

△H-T△S>0____________________

这个判据用文字表述为___________________________________________________________

___________________

【强调】△H-T△S作为化学反应方向的判据，它适用的条件是：温度、压强一定

2.这个判据指出的是在温度、压强一定的条件下反应自动发生的_________，即发生的___________，它并不能说明在该条件下可能自发进行的反应能否实际发生，因为反应能否实际发生还涉及反应速率问题。

【注意】（1）△H-T△S只适用于一定温度压强下化学反应的判断，不能用于其他条件的反应的判断。（2）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。（3）讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。（4）反应的自发性也受外界条件的影响。（5）△H、△S均会随温度的变化而变化，有时可忽略不计，但有时可对反应自发性的判断有着较为重要的影响。若题目不做特殊说明，一般可忽略温度带来的影响。（6）计算时注意熵变的单位往往是J/mol/K而焓变的单位是kJ/mol，必须考虑单位换算。

【练习】对于化学反应方向的确定，下列说法正确的是（  ）

A.在温度压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同影响一个化学反应的方向

B.温度压强一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行

C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素

D.固体的溶解过程与焓变有关

汽车尾气(含烃类、CO、NO和SO2等）是城市主要污染源之一，治理的办法是在汽车排气管上装上催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),在298K,101kP下，△H=-113.0kJ/mol，△S=-145.3J/mol/K。下列说法中错误的是（  ）

A.该反应中反应产物总能量高于反应物总能量

B.该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件

C.该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率

D.汽车尾气中的CO会与血红蛋白结合而使人中毒

任务四   【小结】化学反应方向的综合判据

△H-T△S与反应方向的关系

1._________________________反应一定能自发进行

2._________________________反应一定不能自发进行

3.当焓变和熵变的作用相反时，如果二者相差悬殊，可能某一因素占主导地位。

4.如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。

△H-T△S是在温度、压强一定的条件下的判据，而在习题中常见的是恒压下温度与反应方

向的关系：

【练习】有A、B、C、D四个反应：

任务五

【课后检测】

一选择题

（A级）

1.下列说法正确的是（  )

A.凡是放热反应都是自发的，所有的吸热反应都是非自发的

B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变

C.自发反应在恰当条件下才能实现

D.自发反应在任何条件下都能实现

2.下列关于冰融化为水的过程判断正确的是（  ）

A.△H<0、△S>0        B.△H<0、△S<0

C.△H>0、△S>0        D.△H>0、△S<0

（B级）

3.下列反应中，在高温下不能自发进行的是（  ）

A.2CO(g)=2C(s)+O2(g)

B.2N2O5(g)=4NO2+O2(g)

C.2KClO3(s)=KCl(s)+O2(g)

D.MgCO3(s)=MgO(s)+O2(g)

4.对于反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)；△H（298K）=-444.3kJ/mol，

△S(298K)=280.1J/mol/K，在常温常压下反应能自发进行，对反应的方向起决定作用的是（  ）

A熵变.     B.温度       C.压强        D.焓变

5.某反应2AB(g)=C(g)+3D(g)在高温下能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的△H、△S应为（ ）

A.△H<0、△S>0               B.△H<0、△S<0

C.△H>0、△S>0              D.△H>0、△S<0

6.已知某反应2C(g)A(g)+2B(g)下列说法正确的是(  )

  A.仅常温下反应可以自发进行

  B.仅高温下反应可以自发进行

  C.任何温度下反应均可以自发进行

  D.任何温度下反应均难以自发进行

任务六   能力拓展

（C级）

7.反应CH3OH(l)+NH3(g)=CH3NH2(g)+H2O(g)，在某温度下，反应自发向右进行，若反应的∣△H∣=17KJ/mol,∣△H-T△S∣=17kJ/mol,则下列正确的是（  ）

A.△H>0，△H-T△S<0       B.△H<0，△H-T△S>0

C.△H>0，△H-T△S>0       D.△H<0，△H-T△S<0

8.对于反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，△H（298K）=178.2kJ/mol，△S(298K)=169.6J/mol/K

则：（1）通过计算判断该反应常温下能否进行？

   （2）若常温下不能进行，则CaCO3自发分解的最低温度是多少？

【课后作业】第13号导学案

【总结与反思】