高中化学 21《 化学反应的方向》课件 鲁科版选修4.ppt

第一节化学反应的方向 学习要求1 理解能量判据 熵的概念2 利用能量判据判断反应进行的方向3 利用熵变判断反应进行的方向 化学反应进行的快慢 化学反应的限度 化学反应进行的方向 化学反应速率 化学平衡 能量判据和熵判据 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 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 这些过程都是自发的 其逆过程就是非自发的 这些生活中的现象将向何方发展 我们非常清楚 因为它们有明显的自发性 其中是否蕴藏了一定的科学原理 化学反应中的自发过程 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 共同点 放热反应 e反 e生 一 自发过程与能量判据 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 共同特点 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 2 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 是判断化学反应进行方向的判据之一 练习1 已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为 c 金刚石 s o2 g co2 g h1 395 41kj mol c 石墨 s o2 g co2 g h2 393 51kj mol关于金刚石与石墨的转化 下列说法正确的是a 金刚石转化成石墨是自发进行的过程b 石墨转化成金刚石是自发进行的过程c 石墨比金刚石能量低d 金刚石比石墨能量低 ac 练习2 知道了某过程有自发性之后 则可判断出过程的方向可确定过程是否一定会发生可预测过程发生完成的快慢可判断过程的热效应 a 有些过程也是自发的 这当中有的与物质的能量高低无关 有的虽与能量高低有关 但用能量判据却无法解释清楚 例如 两种理想气体的混合可顺利自发进行 无须借助外力 n2o5分解 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol 碳铵的分解 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 自发进行的吸热反应 二 熵与熵判据 1 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 2 熵判据 在与外界隔离的体系中 自发过程将导致体系的熵增大 这一经验规律叫做熵增原理 是判断化学反应方向的另一判据 熵判据 3 同一物质 在气态时熵最大 液态时次之 固态时最小 体系混乱度有增加的倾向 三 能量判据和熵判据的应用 能量判据中 自发过程取向于最低能量状态的倾向 熵判据中 自发过程取向于最大混乱度的倾向 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将更适合于所有的过程 练习3 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 a 练习4 下列反应中 在高温下不能自发进行的是 d co g c s 1 2o2 b 2n2o5 g 4no2 g o2 g a nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g c mgco3 s mgo s co2 s d 熵减 熵增 熵增 熵增 1 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 例如金刚石有向石墨转化的倾向 但是能否发生 什么时候发生 多快才能完成 就不是能量判据和熵判据能解决的问题了 注意 2 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 例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的 小结 一 化学反应进行方向的判据 1 能量判据 2 熵判据 二 理解熵的含义和熵的变化 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