化学反应进行的方向ppt课件 (2).ppt

1 第二章化学反应速率和化学平衡 第四节化学反应进行的方向 2 学习要求 1 掌握焓的概念 熵的概念2 利用焓判据判断反应进行的方向3 利用熵判据判断反应进行的方向4 利用复合判据判断反应进行的方向 3 未涂防锈漆的钢制器件会生锈 香水会扩散到空气中等 这些都是不用借助外力就可以自发进行的过程 用水泵把水从低水位升至高水位 高温高压可以使石墨转化为金刚石 这些是必须在外界对体系施加某种作用时才能实现的过程 化学反应中为什么有的能够自发进行 不需要借助外力 而有些反应或过程需要在特定条件下才能进行呢 这就是化学反应进行的方向的问题 4 一 化学反应的方向 1 自发反应 2 非自发反应 在一定温度和压强下 无需外界帮助就能自动进行的反应 自发过程的特征 有明确的方向性 具有对外做功的本领 要逆转必须借助外界做功 在一定条件下 需要外界做功才能进行的反应 5 说明 1 自然界中水由高处往低处流是自发过程 其逆过程就是非自发过程 甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应 其逆向是非自发反应 2 自发过程和自发反应可被利用来完成有用功 如向下流动的水可推动机器 甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功 可将氢气燃烧反应设计成燃料电池等 3 非自发过程要想发生 则必须对它做功 如利用水泵可将水从低处流向高处 通电可将水分解生成氢气和氧气 6 1 能量判据 反应焓变与反应方向 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 这时体系会对外做功或者释放热量 H 0 4Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s H 0 二 判断化学反应方向的依据 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 802 3kJ mol 2Fe s 3 2O2 g Fe2O3 s H 824kJ mol 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol NH3 HCl NH4Cl H 0 1 大多数放热反应 H 0 都能自发进行 7 室温下硝酸铵的溶解 NH4NO3 s NH4 aq NO3 aq H 0 2NH4Cl s Ba OH 2 8H2O s 2NH3 g BaCl2 s 10H2O l H 0 2 有的吸热反应 H 0 在一定条件下也能自发进行 焓变 H 是制约化学反应能否自发进行的因素之一但不是唯一因素 8 1 熵 衡量一个体系混乱度的物理量称为熵 2 符号 用S表示 3 单位 J mol 1 K 1T K 273 t 4 熵值S越大 体系混乱度越大 同一物质 S g S l S s 5 大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向 2 熵判据 反应熵变与反应方向 熵变 S 化学反应前后体系熵的变化 S S产物 S反应物 S 0熵增反应能自发进行 产生气体的反应 气体物质的物质的量增大的反应 S 0熵减反应难自发进行 9 10 的液态水能自动结冰成为固态 H2在O2中燃烧为熵减反应 它在一定条件下也可自发进行 因此熵判据判断过程的方向也是不全面的 很多情况下 简单地只用其中一个判据去判断同一个反应 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 自由能将更适合于所有的反应过程 10 3 复合判据 焓变与熵变对反应方向的共同影响 自由能变化 G H T S G0的反应不能自发进行 H0能自发进行 H 0 S0 S 0 11 4 吉布斯自由能判断反应自发进行的方向 G H T S NH3 g HCl g NH4Cl s H 0 S0 S 0 判断这两个反应什么条件下自发进行 低温可行 高温可行 12 典例剖析 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 对其说法中正确的是 A 其分解是因为生成了易挥发的气体 使体系的熵增大 B 其分解是因为外界给予了能量 C 其分解是吸热反应 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 D AC 13 3 下列说法正确的是 A 放热反应一定是自发进行的反应 B 吸热反应一定是非自发进行的 C 自发进行的反应一定容易发生 D 有些吸热反应也能自发进行 4 250C和1 01 105Pa时 反应2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 8kJ mol自发进行的原因是 A 是吸热反应 B 是放热反应 C 是熵减少的反应 D 熵增大效应大于能量效应 D D 14 5 下列说法正确的是 A 凡是放热反应都是自发的 吸热反应都是非自发性的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 C 6 水在273K 1 01 105Pa时可转化为固态 在373K时则又可转化为气态 若分别用S g S 1 S s 表示水的气 液 固三种状态的熵值 则下列表达式中 正确的是 A S g S 1 S s C S g S 1 S s D S g S s S 1 B 15 7 某化学反应其 H 122kJ mol 1 S 231J mol 1 K 1 则此反应在下列哪种情况下可自发进行 A 在任何温度下都能自发进行B 在任何温度下都不能自发进行C 仅在高温下自发进行D 仅在低温下自发进行 A 16 9 煤中含有硫 燃烧时会产生有害的SO2 用生石灰可以消除SO2 减少污染 其反应为CaO s SO2 s CaSO3 s 298K 1 01 105Pa时 此反应的 H 402 0kJ mol 1 S 345 7J mol 1 K 1 在室温下自发进行 则保持此反应自发进行的最高炉温是多少 焓变 H及熵变 S受温度的影响可忽略 G H T S H ST 402000J mol 1 345 7J mol K 1163K 17 3 下列说法中 正确的是 A 化学反应总是伴随着能量变化的B 能够自发进行