高中化学反应的方向及判据知识点典例解析.docxVIP

高中化学反应的方向及判据知识点典例解析.docx

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一、复习回顾

????反应条件对化学平衡的影响

(1)温度的影响:

升高温度,化学平衡向吸热方向移动;

降低温度,化学平衡向放热方向移动。

(2)浓度的影响:

增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;

减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动。

(3)压强的影响:

增大压强,化学平衡向气体分子数减小的方向移动;

减小压强,化学平衡向气体分子数增大的方向移动。

(4)催化剂:

加入催化剂,化学平衡不移动。

二、知识梳理

考点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。

考点2:反应熵变与反应方向

1.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。

考点3:熵增加原理以及常见的熵增过程

1.自发过程的体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,这一经验规律叫熵增加原理,也是反应方向判断的熵判据。

2.影响熵大小的因素

(1)同一条件下,不同的物质熵不同

(2)同一物质的熵气体>液体>固体

3.常见的熵增加过程

固体的溶解、气体的扩散、水的汽化过程以及墨水的扩散过程等等都是体系混乱度增加的过程,即熵增过程。

4.常见的熵增反应

(1)产生气体的反应;

(2)有些熵增加的反应在常温常压下不能进行,但是在高温下的时候可以自发进行。

(3)有些熵减小的反应也可以自发进行

考点4:焓变和熵变对反应方向的共同影响——“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。

从以上四个象限的情况来看,交叉象限的情况相反相成,第Ⅰ象限(高温下反应自发进行)和第Ⅲ象限(低温下反应自发进行)相反相成,第Ⅱ象限(所有温度下均可自发进行)和第Ⅳ象限(所有温度下反应均不能自发进行)相反相成。分析化学反应的方向的热力学判据是△H—T△S<0,而这个判据是温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势,并不能说明反应能否实际发生,因为反应能否实际发生还涉及动力学问题。

三、例题精析

【例题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?其分解温度是多少?

【答案】不能,温度高于778℃时反应可自发进行

【解析】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,∵△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。

【例题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

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