《化学反应的方向和限度》学案2（苏教版选修4）

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1、化学反应的方向及判据1.反应焓变与反应方向（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。如氢氧化亚铁的水溶液在空气中被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，其△H（298K）==－444.3kJ·mol—1（2）部分吸热反应也能自发进行。如NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)==CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)，其△H（298K）==+37.30kJ·mol—1。（3）有一些吸热反应在常温下不能自发进行，在较高温度下则能自发进行。如碳酸钙的分解。因此，反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一依据。2.反应熵变与反应方向（1）

2、熵：描述大量粒子混乱度的物理量，符号为S，单位J·mol—1·K—1，熵值越大，体系的混乱度越大。（2）化学反应的熵变（△S）：反应产物的总熵与反应物总熵之差。（3）反应熵变与反应方向的关系①多数熵增加的反应在常温常压下均可自发进行。产生气体的反应、气体物质的量增加的反应，熵变都是正值，为熵增加反应。②有些熵增加的反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下则可自发进行。如碳酸钙的分解。③个别熵减少的反应，在一定条件下也可自发进行。如铝热反应的△S==—133.8J·mol—1·K—1，在点燃的条件下即可自发进行。4.焓变和熵变对反应方向的共同

3、影响——“四象限法”判断化学反应的方向。在二维平面内建立坐标系，第Ⅰ象限的符号为“＋、＋”，第Ⅱ象限的符号为“＋、—”，第Ⅲ象限的符号为“—、—”，第Ⅳ象限的符号为“—、＋”。借肋于数学坐标系四个象限的符号，联系焓变与熵变对反应方向的共同影响，可以从热力学的角度快速判断化学反应的方向。在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向的判据为：△H—T△S＜0　反应能自发进行△H—T△S==0反应达到平衡状态△H—T△S＞0反应不能自发进行反应放热和熵增加都有利于反应自发进行。该判据指出的是化学反应自发进行的趋势。高考学习网－中国最大高考学习网站Gk

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5、我们负责传递知识！△S＜0△H＞0所有温度下反应均不能自发进行△S＞0△H＜0所有温度下均可自发进行△S＞0△H＞0高温下反应自发进行　△S＜0△H＜0低温下反应自发进行yx—、＋—、—＋、＋＋、—ⅠⅡⅢⅣ典型例题１.第Ⅰ象限符号为“＋、＋”（△S＞0、△H＞0）时化学反应的方向——高温下反应自发进行【例１】石灰石的分解反应为：CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)其△H（298K）==178.2kJ·mol—１，△S（298K）==169.6J·mol—1·K—1试根据以上数据判断该反应在常温下是否自发进行？其分解温

6、度是多少？【解析】∵△H—Ｔ△S＝178.2kJ·mol—１—２９８Ｋ×10×—3×169.6kJ·mol—1·K—1==128kJ·mol—1＞0∴298K时，反应不能自发进行。即常温下该反应不能自发进行。由于该反应是吸热的熵增加反应，升高温度可使△H—Ｔ△S＜0，假设反应焓变和熵变不随温度变化而变化，据△H—Ｔ△S＜0可知，Ｔ＞△H/△S==178.2kJ·mol—１/10×—3×169.6kJ·mol—1·K—1==1051K，即温度高于７７８℃时反应可自发进行。２.第Ⅱ象限符号为“＋、—”（△S＞0、△H＜0）时化学反应的方向——所

7、有温度下反应均能自发进行【例２】已知双氧水、水在２９８Ｋ、１００kPa时的标准摩尔生成焓的数据如下：物质△fH/kJ·mol—１H2O(l)—２５８.８H2O2(l)—１９１.２O2（g）0（１）试由以上数据计算双氧水发生分解反应的热效应。高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com

8、我们负责传递知识！（２）若双氧水发生分解反应生成液态水和氧气时，其△S==57.16J·mol—1·K—1试判断该反应在常温下能否自发进行。若温度达到２０００Ｋ时，反应能否自发进行。【解析】（１）根据△H==H（产物）—H（反应物）得，△H==２×（—２５

9、８.８kJ·mol—１）+0—2×（—１９１.２kJ·mol—１）===　—１３５.２kJ·mol—１。（2）在２９８Ｋ时，△H—Ｔ△S＝—１３５.２kJ·mol—１－(298K×10—3×57.16kJ·mol—1·K—1)==　—152.23kJ·mol—１＜0∴该反应在常温下可自发进行。温度达到２０００Ｋ，且假定焓变和熵变不随温度变化而变化，△H—Ｔ△S＝—１３５.２kJ·mol—１－(２０００K×10—3×57.16kJ·mol—1·K—1)==　—２４９.５２kJ·mol—１＜0故△S＞0、△H＜0时，仅从符号上进行分析，无论温度

10、如何变化，恒有△H—Ｔ△S＜0，故化学反应的方向——所有温度下反应均能自发进行。３.第Ⅲ象限符号为“—、—”（△S＜0、△H＜0）时化学反应的方向——低温下反应可以自发进行【例３