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2019-2020年蘇教版化學選修4《化學反應的方向和限度》word學案.doc

  • 資源ID:6211835       資源大?。?span id="oqtwjad" class="font-tahoma">45KB        全文頁數(shù):7頁
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2019-2020年蘇教版化學選修4《化學反應的方向和限度》word學案.doc

2019-2020年蘇教版化學選修4化學反應的方向和限度word學案問題導入 我們知道“水往低處流”,鹽酸和NaOH(aq)混合后就能自發(fā)反應,而煤氣的燃燒卻需要點燃才能發(fā)生,并且一經(jīng)點燃后就能持續(xù)燃燒,這是什么道理呢?答案:自然界中的許多自發(fā)過程,無論是物理過程還是化學過程,都有由能量較高狀態(tài)向能量較低狀態(tài)轉(zhuǎn)化的傾向。基礎知識1.在一定條件下,無需外界幫助就能自動進行的反應,稱為_。自發(fā)反應的焓變多數(shù)_零,是_反應。有些吸熱反應在_下不能自發(fā)進行,但在_下能自發(fā)進行,如CaCO3分解,說明_不是決定反應是否_的唯一因素。答案:自發(fā)反應 小于 放熱 常溫 高溫 焓變 自發(fā)進行2.固體溶解過程的一個共同特點是固體中_排列的離子(如氯化鈉晶體中的Na+和Cl-)或分子(如蔗糖固體中的蔗糖分子)進入到溶液體系中,整個體系由_變?yōu)開,即體系的_程度_,或者說體系的_增大。 對于一個由大量粒子組成的體系,人們定義一個物理量熵來描述體系的_,符號為_。熵值越大,體系_越大。在同一條件下不同的物質(zhì)有不同的_值,而同一物質(zhì)的熵值與_有關。例如,對同一物質(zhì)來說,S(g)S(1)S(s)。答案:規(guī)則 規(guī)則 無序 混亂 增大 熵 混亂度 S 混亂度 熵 其狀態(tài)3._和_都有促使反應自發(fā)進行的傾向,因此,要正確判斷一個化學反應是否能自發(fā)進行,必須綜合考慮反應的_和_,在恒溫、恒壓時:如果_,則反應一定能自發(fā)進行。_,則反應一定不能自發(fā)進行。_,反應是否自發(fā)進行與反應溫度有關。答案:體系能量降低 混亂度增大 焓度 熵度 H0、S0 H0、S0 H0、S0或H0、S0課堂互動三點剖析重點1 化學反應方向與H(1)自發(fā)反應也是一個自發(fā)過程。自發(fā)過程總是能夠?qū)ν饨缱龉Γ淖陨砟芰?,而自身能量降低。因而化學反應也自發(fā)地向能量低的方向進行。(2)當化學反應中的H0時,反應的能量減少,因而H的變化也體現(xiàn)了體系能量的變化,所以H可作為自發(fā)反應是否發(fā)生的一個判斷依據(jù),簡稱為“能量判據(jù)”。(3)H0的反應,多數(shù)是能自發(fā)進行的反應。H0的反應多為非自發(fā)反應。特殊情況下要通過“H-TS0”來判斷反應是否能夠自發(fā)進行。【例1】 下列過程是非自發(fā)的是( )A.水由高處向低處流 B.天然氣的燃燒C.鐵在潮濕空氣中生銹 D.室溫下水結(jié)成冰解析:自然界中水由高處向低處流;天然氣的燃燒;鐵在潮濕空氣中的生銹;室溫下冰的融化,都是自發(fā)過程,其逆向都是非自發(fā)的。答案:D重點2 化學反應方向與S 化學反應總是容易向S增大的方向進行。但是,熵增加的反應不一定是自發(fā)反應。因此,S不能作為反應是否自發(fā)進行的唯一判據(jù)。 有一類自發(fā)過程,例如放在同一密閉容器中的氣體或液體物質(zhì)(也包括能夠揮發(fā)的固態(tài)物質(zhì))的蒸氣,不需要外界的任何作用,氣態(tài)物質(zhì)會通過分子的擴散自發(fā)地形成均勻的混合物。這種現(xiàn)象可以推廣到相互接觸的固體物質(zhì)體系,經(jīng)過長期放置后,人們能夠找到通過擴散而進入另一種固體中的原子或分子(這種現(xiàn)象可以作為純物質(zhì)難以保存的最本質(zhì)的解釋)。又如把硝酸銨溶于水雖然要吸熱,它卻能夠自發(fā)地向水中擴散。為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無關的過程的自發(fā)性,人們提出在自然界還存在著另一種能夠推動體系變化的因素,即在密閉條件下,體系由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。因為與有序體系相比,無序體系“更加穩(wěn)定”,可以采取更多的存在方式。以撲克牌為例,經(jīng)過多次的洗牌之后,嚴格按照花色和序號排列的機會與花色序號毫無規(guī)律地混亂排列的機會相比,大概要相差幾十個數(shù)量級??茖W家把這種因素稱作熵。在與外界隔離的體系中,自發(fā)過程將導致體系的熵增大,這個原理也叫做熵增原理。【例2】 碳酸銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣,對其說法正確的是( )A.碳酸銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體,使體系的熵增大B.碳酸銨分解是因為外界給予了能量C.碳酸銨分解是吸熱反應,根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D.碳酸鹽都不穩(wěn)定,都能自發(fā)分解解析:碳酸銨自發(fā)分解,是因為體系由于氨氣的生成而使熵增大。答案:A難點 焓變與熵變對反應方向的共同影響 化學反應方向的判據(jù)在溫度、壓力一定的條件下,自發(fā)反應總是向H-TS0的方向進行,直至達到平衡狀態(tài)。即:【例3】已知298 K下反應HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) H=-176.4 kJmol-1,S=-2 843 Jmol-1K-1。試判斷該反應的自發(fā)性。解析:由化學反應的判據(jù)計算如下:H-TS=-176.4 kJmol-1-298K(-284.310-3 kJmol-1K-1)=-91.7 kJmol-10。答案:該反應在298 K下為自發(fā)反應。各個擊破類題演練1能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是( )A.水總是自發(fā)地由高處往低處流B.放熱反應容易自發(fā)進行,吸熱反應不能自發(fā)進行C.有序排列的火柴散落時成為無序排列D.多次洗牌以后,撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大解析:A項水總是自發(fā)地由高處往低處流,有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。B項吸熱反應也可以自發(fā)進行,例如,在25 和1.01105 Pa時,2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=56.7 kJmol-1。(NH)4CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=74.9 kJmol-1。不難看出,上述兩個反應都是吸熱反應,又都是熵增的反應,顯然只根據(jù)焓變來判斷反應進行的方向是不全面的。C項有序排列的火柴散落時成為無序排列,有趨向于最大混亂度的傾向,屬于熵判據(jù)。D項撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù)。答案:A變式訓練1下列說法正確的是( )A.凡是放熱反應都是自發(fā)的,凡是吸熱反應都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應一定是熵增大,非自發(fā)反應一定是熵減小或不變C.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)D.自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn)解析:放熱反應常常是容易進行的過程,吸熱反應有些也是自發(fā)反應;自發(fā)反應的熵不一定增大,可能減小,也可能不變。過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向,是否能實現(xiàn)還要看具體的條件。答案:C類題演練2下列關于判斷過程的方向的說法正確的是( )A.所有自發(fā)進行的化學反應都是放熱反應B.高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學反應C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù),將更適合于所有的過程D.同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同解析:并非所有自發(fā)進行的化學反應都是放熱的,如NH4NO3溶于水,石墨轉(zhuǎn)化為金剛石反應不是自發(fā)的化學反應。同一物質(zhì)的熵值S(s)S(l)S(g)。答案:C變式訓練2試判斷下列體系的熵變是大于0,還是小于0。(1)水蒸氣冷凝成水;(2)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g);(3)乙烯聚合成聚乙烯;(4)N2O4(g)=2NO2(g)。解析:氣體的物質(zhì)的量增加的反應或過程,體系的熵增加,即S0;若氣體物質(zhì)的量減少,體系的熵就減小,S0。因此(1)(3)均為熵減小的變化;(2)(4)為熵增加的化學變化。答案:(1)S0(2)S0(3)S0(4)S0類題演練3已知100 kPa、298.15 K時氫氟酸的電離過程HF(aq)H+(aq)+F-(aq) H=-12.5 kJmol-1 S=-102.5 Jmol-1K-1。試判斷該過程的自發(fā)性。解析:H-TS=-12.5 kJmol-1-298.15 K(-102.510-3 kJmol-1K-1)=18.1 kJmol-10。答案:該過程為非自發(fā)過程。變式訓練3已知在100 kPa、298.15 K時石灰石分解反應:CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H=178.3 kJmol-1.S=160.4 Jmol-1K-1,試判斷反應的自發(fā)性及自發(fā)進行的最低溫度。解析:H-TS=178.3 kJmol-1-298.15 K160.410-3 kJmol-1K-1=130.5 kJmol-10。T=178.3 kJmol-1/160.410-3 kJmol-1K-1=1 112 K。答案:在100 kPa、298.15 K時石灰石的分解反應為非自發(fā)反應。自發(fā)進行分解的最低溫度為1 112 K。課后集訓基礎達標1.有關化學反應的說法,正確的是( )A.自發(fā)反應都是放熱反應 B.自發(fā)反應都是熵增大的反應C.自發(fā)反應一定能實現(xiàn) D.非自發(fā)反應在一定條件下能實現(xiàn)解析:選項A錯,如NH4NO3溶于水是自發(fā)反應卻是吸熱反應;選項B錯,當H0,S0時有適當?shù)臏囟纫矔l(fā)生自發(fā)反應;選項C錯,有些自發(fā)反應需要一定的溫度。答案:D2.以下自發(fā)反應可用H判據(jù)來解釋的是( )A.硝酸銨自發(fā)地溶于水B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56.7 kJmol-1C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJmol-1D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-285.8 kJmol-1解析:H2燃燒為放熱反應,同時H0。答案:D3.下列反應中,一定不能自發(fā)進行的是( )A.2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03 kJmol-1S=1 110 Jmol-1K-1B.CO(g) =C(s,石墨)+O2(g)H=110.5 kJmol-1S=-89.36 Jmol-1K-1C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) =4Fe(OH)3(s)H=-444.3 kJmol-1S=-280.1 Jmol-1K-1D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq) =CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=37.301 kJmol-1S=184.05 Jmol-1K-1解析:計算其H-TS,若小于0,自發(fā)進行;大于0,非自發(fā)進行。答案:B4.下列說法中正確的是( )A.某反應低溫條件下能自發(fā)進行,那么高溫條件下也一定能自發(fā)進行B.某反應高溫條件下不能自發(fā)進行,那么低溫條件下也不能自發(fā)進行C.反應方向是由焓變和熵變共同決定的,與反應溫度無關D.溫度有可能對反應的方向起決定性的作用解析:反應能否進行取決于H-TS,當H-TS0時能自發(fā)進行,因而選項A、B不正確;能否自發(fā)進行與溫度有關,因而選項C不正確,選項D正確。答案:D5.下列反應一定能自發(fā)進行的是( )A.放熱反應 B.熵增加的反應C.熵增加的吸熱反應 D.熵增加的放熱反應解析:反應能自發(fā)進行,則H-TS0,只有熵增加的放熱反應H-TS0,故選D。答案:D6.25 時,KNO3在水中的飽和溶液物質(zhì)的量濃度是6 molL-1,若將1 mol固體KNO3置于1 L水中,則KNO3變成鹽溶液過程的H-TS的取值為( )A.小于0 B.等于0 C.大于0 D.不能確定解析:因為KNO3溶于水,混亂度增加,其取值為負值,即選A。答案:A7.對于平衡體系CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H0,當其他條件不變時,增大某一反應物濃度,平衡向正反應方向移動,則下列說法一定正確的是( )A.生成物濃度一定增大 B.反應物濃度一定減小C.任一生成物的體積分數(shù)一定增大 D.反應物轉(zhuǎn)化率一定增大解析:增大某一反應物濃度,化學平衡向正方向移動,因而生成物濃度增大;投入的一種反應物濃度增大,另一種減少;轉(zhuǎn)化率投入的一種減小,另一種增大;生成物體積分數(shù)不一定增大。答案:A綜合運用8.可逆反應:3A(g)3B(?)+C(?)(正反應是吸熱反應),隨著溫度的升高,氣體平均相對分子質(zhì)量有減小趨勢,則下列判斷正確的是( )A.B和C可能都是固體 B.B和C一定都是氣體C.若C為固體,則B一定是氣體 D.B和C可能都是氣體解析:升高溫度,平衡向正方向移動,相對分子質(zhì)量減小,根據(jù)=知:如果B、C均為氣體可以滿足,如果C為固體,B為氣體,則氣體的物質(zhì)的量不變,而質(zhì)量越小,也正確,故選項C、D正確,選項B錯誤;如B、C均為固體,氣體相對分子質(zhì)量不變,故選項A錯誤。答案:CD9.在一密閉燒瓶中,在25 時存在著平衡:2NO2N2O4 H0。把燒瓶置于100 的水中,則下列幾項性質(zhì)不會改變的是( )顏色 平均相對分子質(zhì)量 質(zhì)量 壓強 密度A.和 B.和 C.和 D.和解析:升高溫度2NO2N2O4 H0,會向左移動,因而顏色加深,平均相對分子質(zhì)量減小,質(zhì)量不變,壓強增大,密度不變,故選D。答案:D10.下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是( )A.溴水中有下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,當加入AgNO3溶液后溶液顏色變淺B.對2HI(g)H2(g)+I2(g),增大壓強可使平衡體系顏色變深C.反應CO+NO2CO2+NO H0,升高溫度可使平衡向逆反應方向移動D.合成NH3反應,為提高NH3的產(chǎn)率,理論上應采取低溫度的措施解析:改變影響平衡的一個條件,化學平衡向削弱改變的方向移動,B選項中增大壓強,平衡不移動,體系因濃度增大而顏色變深,故選B。答案:B11.在100 kPa、298.15 K時有以下反應,試通過計算確定反應自發(fā)進行的方向。(1)2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03 kJmol-1S=1 110 Jmol-1K-1(2)CO(g)=C(s,石墨)+O2(g)H=110.5 kJmol-1S=-89.36 Jmol-1K-1(3)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) =4Fe(OH)3(s)H=-444.3 kJmol-1S=-280.1 Jmol-1K-1(4)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=37.301 kJmol-1S=184.05 Jmol-1K-1(5)KCl(s) =K+(aq)+Cl-(aq)H=17.1 kJmol-1S=75.9 Jmol-1K-1(6)2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g)H=-113.0 kJmol-1S=-145.3 Jmol-1K-1解析:(1)H-TS=-78.03 kJmol-1-298.15 K1 11010-3 kJmol-1K-1=-408.98 kJmol-10。(2)H-TS=110.5 kJmol-1-298.15 K(-89.3610-3 kJmol-1K-1)=137.14 kJmol-10(3)H-TS=-444.3 kJmol-1-298.15 K(-280.110-3 kJmol-1K-1)=-360.8 kJmol-10(4)H-TS=37.301 kJmol-1-298.15 K184.0510-3 kJmol-1K-1=-17.57 kJmol-10(5)H-TS=17.1 kJmol-1-298.15 K75.910-3 kJmol-1K-1=-5.5 kJmol-10(6)H-TS=-113.0 kJmol-1-298.15 K(-145.310-3 kJmol-1K-1)=-69.68 kJmol-10。答案:(1)(3)(4)(5)為自發(fā)反應;(2)為非自發(fā)反應。12.已知100 kPa、298.15 K時有以下反應:NH4Cl(s) =NH3(g)+HCl(g)H=176.4 kJmol-1S=284.3 Jmol-1K-1試計算NH4Cl分解自發(fā)進行的最低溫度。解析:H-TS=176.4 kJmol-1-298.15 K284.310-3 kJmol-1K-1=91.64 kJmol-10,此條件下該反應為非自發(fā)反應。TH/S=176.4 kJmol-1/284.310-3 kJmol-1K-1=620.5 K。答案:620.5 K13.A、B兩容器由極易導熱的材料做成。A的容積不變;B容器活塞可上下移動,保持內(nèi)外壓強相等。在相同條件下,將等量的NO2壓入容積相同的A、B兩容器中發(fā)生如下反應:2NO2N2O4 H0,用“=”“”“”或“”填空:(1)反應開始時生成N2O4的速率v(A)_v(B)。(2)反應中生成N2O4的速率v(A) _v(B)。(3)平衡時兩容器中分子總數(shù)n(A) _n(B)。(4)達到平衡時兩容器壓強p(A) _p(B)。解析:(1)開始時c(NO2)相同,則A、B兩容器反應速率相同。生成N2O4的速率相等。由于2NO2N2O4,V(g)=-1,恒壓時體積減小,則恒壓時生成N2O4的速率大,其分子數(shù)則少,達平衡時壓強大。答案:(1)= (2) (3) (4)拓展探究14.抽煙對人體有害。煙草不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳被吸進肺里跟血液中的血紅蛋白(用Hb表示)化合,發(fā)生下述反應:CO+HbO2O2+HbCO。實驗表明,HbCO的濃度即使只有HbO2濃度的2%,也足以使人的智力受損。試回答:(1)上述反應的平衡常數(shù)表達式為K=_。(2)抽煙后,吸入肺部的空氣中測得的CO和O2的濃度分別為10-6 molL-1和10-2 molL-1。已知37 時,平衡常數(shù)K=220,這時_HbCO的濃度HbO2濃度的0.02倍。(填“大于”“等于”、或“小于”)解析:=2.210-2答案:(1)(2)大于15.高溫時空氣中的N2和O2會反應生成NO而污染大氣:N2(g)+O2(g)=2NO(g)。試通過計算說明在1 200 的條件下,此反應能否正向自發(fā)進行?估算自發(fā)進行的最低溫度是多少?(已知H=180.50 kJmol-1,S=247.7 Jmol-1K-1)解析:H-TS=180.50 kJmol-1-0.247 7 kJmol-1K-11 473 K=-184.36 kJmol-10,所以在1 200 時能自發(fā)進行,自發(fā)進行的最低溫度T=728.7 K。答案:能 728.7 K

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