高二化学化学反应进行的方向.pptVIP

学习要求 1 焓的概念 熵的概念2 利用焓变判断反应进行的方向3 利用熵变判断反应进行的方向 4 化学反应进行的方向 1 生活中的自发过程 1 自然界中水由高处往低处流 而不会自动从低处往高处流 2 生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动 其反方向也不会自动进行 3 生活中一般在室温下 冰块会融化 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧 这些过程都是自发的 其逆过程就是非自发的 2 放热的自发反应 1 甲烷燃烧 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 802 3kJ mol 2 铁生锈 3Fe s 3 2O2 g Fe2O3 s H 824kJ mol 3 氢气和氧气反应 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 3 吸热的自发过程 1 室温下冰块的融化 硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程 2 N2O5分解 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ mol 3 碳铵的分解 NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ mol 4 既不吸热也不放热的自发过程 两种理想气体的混合等 一 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自动进行的过程 2 自发反应 在给定的一组条件下 一个反应可以自发地进行到显著程度 就称为自发反应 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烧电池等 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 二 化学反应进行方向的判据 1 能量判据 自发过程的体系取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释放热量 这一经验规律就是能量判据 2 熵判据 自发过程的本质取向于由有序转变为无序 导致体系的熵增大 这一经验规律叫做熵增原理 是反应方向判断的熵判据 说明 1 自发过程取向于最低能量状态的倾向 即能量判据 自发过程取向于最大混乱度的倾向 即熵判据 2 对于密闭体系 在恒压和不作其他功的条件下发生变化 吸收或放出的热量等于体系的焓的变化 3 在密闭条件下 体系有由有序自发地转变为无序的倾向 这种推动体系变化的因素称作熵 4 同一物质 在气态时熵最大 液态时次之 固态时最小 3 能量判据和熵判据的应用 1 由能量判据知 放热过程常常是容易进行的 2 由熵判据知 若干熵增的过程是自发的 3 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 G 将更适合于所有的过程 4 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 如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件 其发生腐蚀过程的自发性是相同的 但只有后者可以实现 5 在讨论过程的方向时 指的是没有外界干扰时体系的性质 如果允许外界对体系施加某种作用 就可能出现相反的结果 如水泵可以把水从低水位升至高水位 用高温可使石灰石分解 实现后者的先决条件是要向体系中输入能量 该过程的本质仍然是非自发性的 6 反应的自发性也受外界条件的影响 如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的 但在1273K时 这一反应就是自发的反应 例1 下列过程是非自发性的是 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 例2 碳铵 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 碳铵分解是因为生成了易挥发的气体 使体系的熵增大 B 碳铵分解是因为外界给予了能量C 碳铵分解是吸热反应 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 D 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 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的 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 规律方法总结 自发反应中的焓变和熵变的关系 1 放热的自发过程可能是熵减小的过程 如铁生锈 氢气燃烧等 也可能是熵无明显变化或增加的过程 如甲烷燃烧 氢气和氯气化合等 2 吸热的自发过程是熵增加的过程 如冰的融化 硝酸铵溶于水等 3 无热效应的自发过程是熵增加的过程 如两种理想气体的混合等 练习题 1 科学家根据体系存在着力图使 和 的自然现象 提出了相互关联的 和 为最终解决上述问题提供了必要的理论根据 试分别举一例 自身能量趋于 最低 有序 变为 无序 能量判据 熵判据 铁在潮湿空气中生锈 硝酸铵溶于水 2 以下自发反应可用能量判据来解释的是 A 硝酸铵自发地溶于水B 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ molC NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ molD 2H2