高中化学：2.4化学反应进行的方向课件人教版选修4.ppt

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 1 高山流水是一个自动进行的自然过程 高处水一定会流到低处吗 2 低处水可以流至高处么 3 在 低水高流 的过程中一旦外界停止做功 该过程还能继续进行下去吗 可采取什么措施 思考与交流 caco3 2hcl cacl2 h2o co2 盐酸滴加到石灰石上 二氧化碳气体通入氯化钙溶液中 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 非自发过程 在一定条件下 需持续借助人为作用才能进行的过程 讨论 请尽可能多地列举你熟知的自发过程 知识巩固 下列哪个过程非自发过程 a 钠与水反应 2na s 2h2o l 2naoh h2 g h 368kj mol b 铁生锈 3fe s 3 2o2 g fe2o3 s h 824kj mol c 氢气和氧气反应 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 自发过程共同点 放热反应 h 0 d d 水由低处往高处流 一 自发过程的能量判据 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 能量判据又称焓判据 即 h 0的反应有自发进行的倾向 焓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 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 自发反应一定要 h o 判断下列过程中能量的变化情况 1 冰 液态水 水蒸气 2 氯化钠晶体溶于水 吸热 那么这些物质的规则性 有序性有没有改变呢 以 物体由高处自由下落 为代表 探究自发过程中有哪些变化趋势 2 混乱度趋于增加 1 能量趋于降低 分析刚才两个自发过程中混乱度的变化情况 1 冰 液态水 水蒸气 2 氯化钠晶体溶于水 混乱度与熵 熵 热力学上用来表示混乱度的状态函数 符号为s 体系的无序性越高 即混乱度越高 熵值就越大 同一物质 气态时熵最大 液态时次之 固态时最小 归纳 熵增 在密闭条件下 体系有由有序自发地转变为无序的倾向 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产物 s反应物 二 自发过程的熵判据 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 小结 自发过程的变化趋势 1 能量趋于降低 2 混乱度趋于增加 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 但用焓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 1 既不吸热也不放热的自发过程 h2 o2 o2h2 2 吸热的自发过程 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 由焓判据和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程 自发过程的变化趋势 2 混乱度趋于增加 1 能量趋于降低 解释 室温时冰融化 10 时水结冰 化学反应的最终判据到底是什么呢 g h t s 复合判据 自由能变化 当 g 0时 反应自发进行 当 g 0时 反应不自发进行 当 g 0时 平衡状态 自主学习 p38科学视野 自发进行 不自发进行 低温时 高温时 低温时 高温时 低温不自发 高温自发 低温自发 高温不自发 h 三 化学反应自发进行的方向 g h t s 温度对反自发性的情况 永远是 在任何温度都是自发反应 永远是 在任何温度下都是非自发反应 在高温 在低温 在低温是自发反应在高温是非自发反应 在高温 在低温 在低温是非自发反应在高温是自发反应 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 g d 熵减 熵增 熵增 熵增 一 自发过程的变化趋势 1 能量趋于降低 2 混乱度趋于增加 二 化学反应自发进行的方向 2 物质的混乱度趋于增加 1 物质具有的能量趋于降低 h 焓变 0 s 熵变 0 放热反应 熵增原理 化学反应进行的方向 小结 注意 过程的自发性只用于判断过程的方向 不能确定是否一定会发生和过程发生的速率 影响因素 化学反应的方向 反应焓变 反应熵变 共同影响 吸热 放热 熵增 熵减 焓减小有利于反应自发 熵增大有利于反应自发 h s g h t s 规律方法总结 自发反应中的焓变和熵变的关系 1 在温度 压力一定的条件下 放热的熵增加的反应一定能自发进行2 在温度 压力一定的条件下 吸热的熵减少的反应一定不能自发进行3 当焓变和熵变的作用相反时 如果二者大小相差悬殊 可能某一因素占主导地位4 当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大 温度可能对反应的方向起决定性作用5 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 1 下列说法不正确的是a 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素 多数的能自发进行的反应都是放热反应 b 在同一条件下不同物质有不同的熵值 其体系的混乱程度越大 熵值越大 c 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热d 一个反应能否自发进行 与焓变和熵变的共同影响有关 c 典例剖析 2 下列反应中 熵减小的是 d 2co g 2c s o2 g b 2n2o5 g 4no2 g o2 g a nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g c mgco3 s mgo s co2 g d 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行 4 250c和1 01 105pa时 反应2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 76kj 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 d 6 下列反应中 熵减小的是 a nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g b 2n2o5 g 4no2 g o2 g c mgco3 s mgo s c