《化学反应的方向和化学反应的速率》学案
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约3400字。
化学反应的方向和化学反应的速率
[考试目标]
(1)能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
(2)了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
(3)知道活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。
(4)理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,认识其一般规律。
(5)了解催化剂和化学反应速率的调探在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
[要点精析]
一、化学反应的方向
1.焓变与反应方向(只作了解)
一个化学反应在某种条件下能否自发进行,以及在什么条件下有可能按预期方向发生是可以预测的。其中焓变是影响反应方向的因素之一,但不是惟一的因素。多数能自发进行的化学反应是放热反应。如:氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应,活泼金属与酸的反应等。但也有不少的吸热反应也能自发进行。如:铵盐与强碱的反应等。还有一些反应在室温下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行。如碳酸钙的分解等。总之,无论是放热反应还是吸热反应都有可能自发进行。
2.熵变与反应方向(只作了解)
⑴熵:描述体系混乱度的一个物理量,用S表示。
⑵熵与混乱度的关系:①熵值越大体系的混乱度越大。②在同一条件下不同的物质熵不同。③同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关。对同一物质,S(g) > S(l) > S(s)。
⑶反应的熵变:生成物总熵与反应物总熵之差。
⑷熵与反应方向的关系:熵变是判断反应能否自发进行的另一因素,也不是惟一的因素。熵增加有利于反应自发进行,但不是一定能自发进行。
3.焓变与熵变对反应方向的共同影响(只作了解)
一定条件下,一个反应能否自发进行,既与反应的焓变有关,又与反应熵变有关。
⑴反应方向的判断依据:ΔH – TΔS
①ΔH – TΔS<0 反应能自发进行 ②ΔH – TΔS = 0 反应达到平衡状态 ③ΔH – TΔS> 0 反应不能自发进行
⑵反应方向的判断依据ΔH – TΔS 只适用于温度,压强一定条件下的反应,不能用于其它条件(如温度,体积)一定条件下的反应。判断温度、压强一定条件下反应的方向时,应同时考虑焓变与熵变两个因素。
①反应放热和熵增加都有利于反应自发进行,所以放热的熵增加反应一定能自发进行。
如:2KClO3(s) = 2KCl(s)+ 3O2(g)
ΔH=-78.03kJ·mol-1 ΔS =494.4J·K-1·mol-1
②吸热的熵减少反应一定不能自发进行
如: CO(g) = C(s,石墨)+ 1/2O2(g) ΔH=110.5kJ·mol-1 ΔS =-89.36J·K-1·mol-1
③当熵变和焓变作用相反时,二者相差悬殊,由某一因素主导。
如:常温下的放热反应:
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)= 4Fe(OH)3(s)
ΔH=-444.3kJ·mol-1 ΔS =-280.1J·K-1·mol-1
焓变对反应的方向起决定性作用。
⑶ΔH – TΔS 这一判断依据指出的是一定条件下,自发发生反应的可能性,并不能说明实际是否一定能发生反应。
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