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2.4《化学反应进行的方向》名师导航（人教新课标化学选修4）

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：人教版
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※资料简介※
第四节化学反应进行的方向
名师导航
知识梳理
1.自发过程和自发反应
(1)自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能________________________________。
(2)自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以________进行到显著程度，就称为自发反应。
2.焓判据
    放热反应过程中体系能量_________，因此具有_________进行的倾向，科学家提出用_________来判断反应进行的方向，这就是_________。
3.熵判据
    在密闭条件下，体系有__________________的倾向。因为与有序体系相比，_________“更加稳定”，科学家用_________（符号为_________）来量度这种_________的程度。
    在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即_________（符号为_________）大于零这个原理叫做_________。在用来判断_________时，就称为熵判据。对于同一种物质，气态时_________，液态时次之，固态时最小。
4.自由能变化（符号为_________）
ΔQ=_________。ΔH<0,Δs<0时，反应_________进行；
ΔH>0,Δs<0时，反应_________进行；ΔH>0，Δs>0时，或ΔH<0,Δs<0时，温度决定了反应是否自发进行。
5.化学反应进行的方向
事实告诉我们，过程的自发性只能用于__________，不能____________________和过程__________。由__________和__________组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。
疑难突破
如何理解化学反应进行方向的焓判据和熵判据？
剖析：(1)化学反应自发进行的方向是使反应体系焓减小，科学家用焓变来判断反应进行的方向，就是焓判据。
(2)还有一类自发过程，例如,放在同一密闭容器中的不同种气态物质（包括液态物质或能够挥发的固态物质的蒸气），不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀的混合物。这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入到另一种固体中的原子或分子(这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释)。又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。科学家把这种因素称作熵。在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。
问题探究
问题:焓判据和熵判据都可以用于判断反应进行的方向，请探究焓判据和熵判据对反应方向的判断一定一致吗？
探究：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或者释放热量)，科学家用焓变来判断反应进行的方向，就是所谓的焓判据。由焓判据知：放热过程常常是容易进行的。在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。由熵判据知：若干熵增的过程是自发的。
    很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。
典题精讲
【例1】下列过程是非自发的是(    )
A.水由高处向低处流                             B.天然气的燃烧
C.铁在潮湿空气中生锈                           D.室温下水结成冰
思路解析：自然界中水由高处向低处流；天然气的燃烧；铁在潮湿空气中的生锈；室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。
答案：D
【例2】碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的是(    )
A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C.碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解
D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解
思路解析：碳铵自发分解，是因为体系由于氨气的生成而使熵增大；有的碳酸盐稳定，不能自发分解。
答案：A
【例3】下列说法正确的是(    )
A.凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的
B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C.自发反应在恰当条件下才能实现
D.自发反应在任何条件下都能实现
思路解析：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减少，也可能不变；过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。
答案：C
知识导学
    本节要求简单了解化学反应进行的方向，根据反应的焓变和熵变的大小，判断反应自发进行的可能性。
    自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。非自发过程要想发生，则必须对它做功。
    由能量判据知：放热过程常常是容易进行的。能量判据只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。
    由熵判据知：若干熵增的过程是自发的。很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变ΔG)将更适合于所有的过程。
    大量事实告诉我们过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。反应的自发性也受外界条件的影响。
疑难导析
    要清楚体系是否趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系是否会对外部做功或者释放热量)。化学反应自发进行的方向使焓和熵如何变化。
    要明确焓判据是否是科学家用焓变来判断反应进行的方向。熵判据是否是科学家根据体系存在着力图由有序变为无序的自然现象提供的必要的依据。还要弄清即便是同一种物质，应该存在着气态时的熵值是否最大、是否液态时次之、是否固态时最小的这样一种普遍规律。
问题导思
    首先应该清楚体系是否趋向于从高能状态转变为低能状态，放热过程是否常是容易进行的；在与外界隔离的体系中，自发过程是否将导致体系的熵增大。
    要弄清焓判据是否用于判断反应进行的方向。还要弄清很多情况下，只用其中一个判据判断同一个反应，能否会出现相反的判断结果。
典题导考
绿色通道：此类题要求了解日常生活中的一些自发反应。自然界中发生的过程都具有一定的方向性。要注意：自发的反应不一定是迅速的。
【典题变式1】吸热反应一定是(    )
A.非自发的化学反应                      B.释放能量
C.储存能量                              D.反应需要加热
答案: C
绿色通道：熵增原理是解释部分自发过程的判据。熵是体系混乱度的量度，体系的混乱度越高，有序性越低，熵值就越高。
【典题变式2】下列反应中，熵显著增加的反应是(    )
A.CO（g）+2H2（g）====CH3OH（g）     B.CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O
C.C（s）+O2（g）====CO2（g）           D.2HgO（s）====2Hg（l）+O2（g）
答案:BD
绿色通道：焓判据和熵判据要结合实例综合考虑利用，不能简单地单一使用。
【典题变式3】下列说法不正确的是 (    )
A.体系有序性越高，熵值就越低            B.自发过程将导致体系的熵增大
C.吸热反应不可以自发进行                D.同种物质气态时熵值最大
答案:C
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