选修四化学反应原理第二章第四节20111028.ppt

化学反应原理 新课标人教版选修四 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一课时 一 化学反应原理的重要组成部分 反应的快慢程度化学反应原理化学反应的限度反应进行的方向如何判断反应能否发生 化学反应进行的方向是一个复杂问题 如果反应已经发生了 方向其实也已确定 但如果反应还没有发生 我们则要通过互相关联的能量 H 判据 力图使自身能量趋于最低 和熵判据 由有序变为无序的现象 自发过程 在一定条件下 不借助外部力量就能自动进行的过程 高山流水 自由落体 能量趋于最低 酸碱中和 二 反应焓变与反应方向 日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律 能量判据 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 多数能自发进行的化学反应是放热反应 如常温 常压下 氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的 反应放热 4Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s H 444 3KJ mol 但是 有不少吸热反应也能自发进行 如 NH4HCO3 s CH3COOH aq CO2 g CH3COONH4 aq H2O l H 298K 37 3KJ mol还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 如在室温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行 但同样是这个吸热反应在较高温度 1200K 下则能自发进行 放热反应过程中体系能量降低 因此具有自发进行的倾向 焓 H 判据 由此可见 运用焓判据主要依据反应焓变 而焓变 H 的确是一个与反应能否自发进行的因素 但不是决定反应能否自发进行的唯一因素 火柴棒散落 墨水扩散 由有序变为无序 同一种物质 其气态时会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物 硝酸铵溶于水要吸热 但它能自发向水中扩散 三 反应熵变与反应方向 为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性 提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素 1 在密闭条件下 体系由有序自发地转变为无序的倾向 称为熵 由大量粒子组成的体系中 用熵来描述体系的混乱度 2 符号用S表示 3 熵值越大 体系混乱度越大 同一物质 S g S l S s 4 熵变和熵增原理 1 熵变 S 化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化 因此存在着熵变 S S反应产物 S反应物产生气体的反应 气体物质的物质的量增大的反应 熵变通常都是正值 S 0 为熵增加反应 许多熵增反应在常温常压下能自发进行 有些在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 2 在与外界隔离的体系中 自发过程将导致体系的熵增大 这个原理叫做熵增原理 该原理是用来判断过程的方向的又一个因素 又称为熵判据 10 的液态水能自动结冰成为固态铝热反应是熵减反应 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 讨论 课本P37学与问 四 焓变与熵变对反应方向的共同影响 复合判据 自由能 在一定条件下 一个化学反应能否自发进行 既可能与反应焓变 H 有关 又可能与反应熵变 S 有关 在温度 压强一定的条件下 我们要判别化学反应的方向要考虑 H S共同影响的结果 反应焓变 能量判据 反应方向反应熵变 熵判据 H T S 0 则反应自发进行 反应到达平衡状态 反应不能自发进行 T为绝对温度 复合判据 焓判据和熵判据的应用 1 由焓判据知 放热过程 H 0 常常是容易自发进行 2 由熵判据知 若干熵增加 S 0 的过程是自发的 3 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 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 如钢制器件腐蚀 装在不同地方的气体等例子 5 在讨论过程的方向时 我们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 例如水 石灰石分解 石墨转化为金刚石 6 反应的自发性也受外界条件的影响 如石灰石分解 常温下是非自发的 但在1273K时是自发的反应 典例剖析 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 A 练习与探究 1 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少或不变 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 2 自发进行的反应一定是 A 吸热反应 B 放热反应 C 熵增加反应 D 熵增加或者放热反应 C D 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