2.1 化学反应的方向 【学习目标】 1.了解焓变与熵变的含义,理解焓变、熵变与反应方向的关系,能举出反应的实例,体会反应的特点。 2.学会运用关系式ΔG=ΔH-TΔS判断反应的方向,能综合运用焓变与熵变判断反应能否自发进行。 【自主预习】 一、反应焓变与反应方向 1.自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下,不借助外部力量就能自发进行的过程 在给定的条件下,可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有 ,即过程的某个方向在一定条件下自发进行,而该过程逆方向在该条件下肯定 举例 高山流水、自由落体、冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)非自发过程要想发生,必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 2.反应焓变与反应方向的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH 0的反应。 (2)有些ΔH 0的反应也能自发进行。 (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否 进行。 二、反应熵变与反应方向 1.熵 (1)概念:描述体系 的一个物理量,符号为 ,单位是J· mol-1·K-1。 (2)特点:体系的无序程度越大,体系的熵值就 。 (3)影响因素 ①同一物质:S(高温)>S(低温),S(g) S(l) S(s)。 ②不同物质:相同条件下不同物质具有不同的熵值,分子结构越复杂,熵值越大。 ③S(混合物) S(纯净物)。 2.反应熵变 3.反应熵变与反应方向 (1)二者关系 (2)结论:不能仅用反应 来判断反应能否自发进行。 【微点拨】 (1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程,熵变为正值,是熵增加的过程。 (2)气体体积增大的反应,熵变通常都是正值,是熵增加的反应。 (3)气体体积减小的反应,熵变通常都是负值,是熵减小的反应。 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 1.综合判断 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断,判据为 。 (1)判断方法 (2)文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,自发反应总是向着ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。 2.用ΔG=ΔH-TΔS判断反应自发进行的可能性 化学反应 ΔH/(kJ·mol-1) ΔS/(J· mol-1·K-1) ΔG的大小 (与0比较) 能否正向自发进行 2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g) -78.03 +494.4 ΔG一定小于0 任何温度下都能正向自发进行 CO(g)C(s,石墨)+O2(g) +110.5 -89.4 ΔG一定大于0 任何温度下都不能正向自发进行 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s) -444.3 -280.1 低温时ΔG<0 低温下能正向自发进行 CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) +178.2 +169.6 高温时ΔG<0 高温下能正向自发进行 注:假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化。 3.ΔH-TΔS判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应,不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下反应 ,并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否 。 【微点拨】 在ΔH和ΔS确定的情况下,温度有可能对反应的方向起决定作用。 【参考答案】一、1.方向性 不能自发进行 2.(1)< (2)> (3)自发 二、1.(1)无序程度 S (2)越大 (3)①> > ③> 2.反应产物的总熵 反应物的总熵 3.(1)增加 减小 (2)熵变 三、1.ΔH-TΔS (1)< = > 3.(2)正向自发进行的趋势 实际发生 【效果检测】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)所有能够自发进行的化学反应都是放热反应。 ( ) (2)自发反应在任何条件下都能发生。 ( ) (3)同一种物质的固、液、气三种状态的熵值相同。 ( ) (4)非自发过程在一定条件下可能变成自发过程。 ( ) (5)需要加热才能够进行的过程肯定不是自发 ... ...
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