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突破抽象的化学反应方向问题

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 反应方向

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一、反应焓变与反应方向 1.根据是否有外力作用,过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下,不借助外力而自发进行的过程。 自发过程具有的特点: (1)体系趋向于从能量较高状态转变为能量较低状态(体系对外部做功或者释放热量)。 (2)在密闭条件下,体系

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一、反应焓变与反应方向

1.根据是否有外力作用,过程可分为自发过程和非自发过程。自发过程是在一定条件下,不借助外力而自发进行的过程。

自发过程具有的特点:

(1)体系趋向于从能量较高状态转变为能量较低状态(体系对外部做功或者释放热量)。

(2)在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。

2.化学反应的自发性与反应焓变的关系

(1)放热反应:绝大多数都能自发进行,且反应放出的热量越多,体系能量降低得越多,反应越完全。

(2)吸热反应:有些也能自发进行。

(3)结论:反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。

微点拨:(1)非自发反应在一定条件下也能够进行。

(2)自发反应只说明了反应的方向性,不能说明反应实际是否发生,也不能说明反应的快慢。

二、反应熵变与反应方向

1.熵

(1)概念:衡量体系混乱度的物理量,其符号为S,单位为J·mol-1·K-1

(2)特点:混乱度越大,体系越无序,体系的熵值就越大。

(3)影响因素

①同一物质:S(高温)>S(低温);S(g)>S(l)>S(s)。

②相同条件下的不同物质:分子结构越复杂,熵值越大。

③S(混合物)>S(纯净物)。

2、熵变

(1)概念:反应产物总熵与反应物总熵之差。

(2)计算式:ΔS=S(反应产物)一S(反应物)。

(3)正负判断依据

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,ΔS>0,是熵增加的过程。

②气体体积增大的反应,熵变通常都是ΔS>0,是熵增加的反应。

③气体体积减小的反应,熵变通常都是ΔS<0,是熵减小的反应。

3.熵变与反应方向

(1)含义:大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向,导致体系的熵增大。

(2)规律:大多数熵增加的反应都能自发进行。

(3)局限性:少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行,如-10“C的液态水自动结冰、NH3(g)+HCl(g)一NH4Cl(s)。

(4)结论:熵变是影响反应自发进行的因素之一,但不是唯一因素。

熵增加的反应在常温、常压下一定能自发进行吗?而熵减小的反应是不是一定不能自发进行?试举例说明。

提示:不一定。碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳是熵增加的反应,但该反应需要高温才能自发进行。氯化氢与氨的化合反应是熵减小的反应,但该反应可以自发进行。

三、焓变与熵变对反应方向的共同影响

体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时,

(1)ΔH<0、ΔS>0,则反应一定能自发进行;

(2)ΔH>0、ΔS<0,则反应一定不能自发进行;

(3)ΔH<0、ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应可能自发进行,也可能不自发进行,与反应的温度有关。

四、化学反应进行方向的综合判据

1.焓变和熵变都与反应自发性有关,又都不能独立地作为反应自发性的判据,要判断反应进行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变。可以利用以下公式进行判断,ΔH-TΔS

ΔH-TΔS<0,反应能自发进行;

ΔH-TΔS=0,反应达到平衡状态;

ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。

2.四象限

突破抽象的化学反应方向问题

典型例题:

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)能够自发进行的反应一定容易发生,也一定能反应完全。 ( )

(2)C(s)+CO2(g)===2CO(g),室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH>0。  ( )

(3)一定条件下能正向自发进行的反应,其逆向必定不能自发进行。 ( )

(4)对于ΔS>0的反应,若在任何温度下均能自发进行说明ΔH>0。 ( )

答案:(1)×(2)√(3)√(4)×

2.下列关于判断反应的方向的说法正确的是( )

A.所有自发进行的化学反应都是放热反应

B.自发反应在任何条件下都能发生

C.由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的反应

D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同

解析:C[焓判据与熵判据都不能单独作为反应自发性的判据,二者组合而成的复合判据,更适合于所有的反应,A项错误,C项正确;在一定条件下能自发进行的反应,改变条件可能不能自发进行,B项错误;同一物质S(s)<S(l)<S(g),D项错误。]

3.(1)少量蔗糖溶解于水中,ΔS________0(填“>”或“<”,下同)。

(2)纯碳和氧气反应生成CO(g),ΔS________0。

(3)液态水蒸发变成水蒸气,ΔS________0。

答案:(1)> (2)> (3)>

4.下列反应在任意温度下一定能自发进行的是______(填序号)。

(1)2NaCl2突破抽象的化学反应方向问题Na+Cl2

(2)2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.03kJ·mol-1

(3)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=178.2kJ·mol-1

(4)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3kJ·mol-1

(5)CO(g)===C(s,石墨)+1/2O2(g) ΔH=110.5kJ·mol-1

解析:(1)反应需要通电才能进行,故该反应为非自发反应。(2)ΔH<0、ΔS>0,任意温度下都有ΔH-TΔS<0,故该反应任意温度下都能自发进行。(3)ΔH>0、ΔS>0,在高温下(T>ΔH/ΔS)时,ΔH-TΔS<0,反应能自发进行;而低温下(T<ΔH/ΔS)时,反应不能自发进行。(4)ΔH<0,ΔS<0,在低温下(T<ΔHS)时,ΔH-TΔS<0,反应能自发进行。(5)ΔH>0、ΔS<0,ΔH-TΔS>0,该反应任意温度下都不能自发反应。

答案:(2)

5.在化学反应A(g)+B(g)==2C(g)+D(g)ΔH=QkJ·mol-1过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。

突破抽象的化学反应方向问题

(1)Q________0(填“>”“<”或“=”)。

(2)熵变ΔS________0(填“>”“<”或“=”)。

(3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。

解析:据图象可知,该反应是放热反应,故Q<0。据反应特点可知,该反应是熵增大的反应;据此可知该反应能自发进行。

答案:(1)<(2)>(3)能

(责任编辑:化学自习室)
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