2017-2018学年高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向学案 鲁科版选修4.docVIP

第1节　化学反应的方向 一百多年以前，俄国的一个军装仓库发生了一件奇怪的案件：军服上的锡纽扣，几天内全都长满了黑斑。黑斑不断扩大，没多久，纽扣一个个变成了灰色的粉末。“这是谁在捣蛋？”沙皇勒令一定要把罪魁找出来。不久，罪魁被化学家们找到了。 原来，这是寒冷的天气搞的鬼。在通常温度下，白锡的晶体是稳定的，如果温度降得很低，锡晶体中的原子就会重新排列，这时它的体积变大，整块的白锡就变成了粉末状的灰锡。 这一变化自发进行，因此，未被及时发现。然而自然界中还有许多自发的过程，如：自然界中水由高处往低处流，而不会自发主动从低处往高处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下，冰块会融化，铁器在潮湿空气中会生锈，甲烷与氧气的混合气体遇明火就燃烧。这些过程都是自发的，但其逆向都是非自发过程。 怎样判断一个化学反应能否自发进行？一定条件下决定化学反应能否自发进行的因素是什么？ 问题1：自发过程是指而自动进行的过程。例如：（1）;（2）;（3）。这些过程都是自发过程。 问题2：自发过程有什么特点？ 问题3：自发反应完全符合的特点。只有借助外力作用才能进行的反应属于。如：H2O在电解时能发生分解，若停止通电，则反应。 答案： 问题1：不加外力 水总是从低处流向高处 电压总是从高电位流向低电位 热总是从高温物质传向低温物质等等 问题2：自发过程有一定的方向性，发生后不能自动恢复原状，必须借助外力才能复原。 问题3：自发过程 非自发反应 停止 二、反应焓变与反应方向 问题4：大量实验研究发现： （1）多数能自发进行的化学反应是反应。例如：； （2）有不少反应也能自发进行，如：； （3）有一些在室温条件下不能自发进行，但在下则能自发进行。如：。 问题5：焓变： 讨论1：通过以上分析，你认为化学反应能否自发进行与焓变有关系吗？ 答案： 问题4：（1）放热 在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热： 4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）4Fe（OH）3（s） ΔH（298 K）=-444.3 kJ·mol-1 （2）吸热 NH4HCO3（s）+CH3COOH（aq）CO2（g）+CH3COONH4（aq）+H2O（l） ΔH（298 K）=+37.30 kJ·mol-1 （3）吸热反应 较高温度 在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3分解反应： CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）; ΔH（298 K）=+178.2 kJ·mol-1，ΔH（1 200 K）=+176.5 kJ·mol-1 问题5：化学反应过程中所释放或吸收的能量都可以来表述，也叫反应热 讨论1：焓变的确是一个与反应能否自发进行有关的因素。但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。只能说ΔH＜0有利于反应的自发，即用反应焓变的正、负值来判断反应的自发性是不全面的。 三、反应熵变与反应方向 讨论2：固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖溶解过程的焓变如何？这些物质的自发溶解过程是由焓变决定的吗？ 讨论3：固体的溶解过程有什么共同点？ 问题6：在密闭条件下，体系有由转变为的倾向，这种推动的因素称作熵。熵是用来描述的物理量，符号为。熵值，体系混乱度。物质的量为1 mol的物质的熵通常用表示。 问题7：比较一下水的三态的熵的大小。 问题8：同一物质的熵值与物质的存在状态有什么关系？ 答：在同一条件下不同的物质有不同的熵值，而同一物质的熵值与条件有关。对同一物质来说，。 问题9：化学反应中要发生的变化或的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS为总熵与之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。 （1）许多熵增加的反应在下可自发进行，例如：；。 （2）有些熵增加的反应不能在下自发进行，但在较高下能自发进行，例如：；。 （3）熵减小的反应，在下也能自发进行，如铝热反应：。 （4）通过以上分析说明：熵变与反应能否有关。 答案： 讨论2：固体硝酸铵的溶解是吸热过程，氢氧化钠的溶解是放热过程，而氯化钠和蔗糖溶解过程的焓变微乎其微，这些过程都是自发进行的。显然，热效应不是这些过程自发进行的决定因素。 讨论3：固体溶解过程的一个共同特点是固体中整齐排列的离子（如氯化钠晶体中的Na+和Cl-）或分子（如蔗糖固体中的蔗糖分子）进入到溶液体系中，整个体系由有序变为无序，即体系的有序程度降低，或者说体系的混乱度增大。