化学反应进行的方向.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 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 化学反应原理的组成部分 3 自发反应 在一定条件 温度 压强等 下不需外界帮助就能自动进行的反应 称为自发反应 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 一 自发过程的定义 4 CompanyLogo 自然界中水总是从高处往低处流 电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动 室温下冰块自动融化 墨水扩散 食盐溶解于水 火柴棒散落等 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 能量由高到低 5 下列反应在一定条件下都能自发进行 你知道这些反应能自发进行的主要原因吗 C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2217 5kJ mol 12Na s Cl2 g 2NaCl s H 822kJ mol 14Fe s 3O2 g Fe2O3 s H 1648 4kJ mol 1H2 g F2 g 2HF g H 546 6kJ mol 1 放热反应使体系能量降低 能量越低越稳定 H O有利于反应自发进行 二 能否自发进行的判据 1 焓判据 共同特点 H O即放热反应 6 1 焓判据 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 H 0 二 能否自发进行的判据 1 焓判据 思考 是不是所有自发进行的化学反应都是放热的 7 2NH4Cl s Ba OH 2 8H2O s NH3 g BaCl2 s 10H2O l 2N2O5 g 4NO2 g O2 g NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g 注意 焓变只是反应能否自发进行的一个因素 但不是惟一因素 只根据焓变来判断反应方向是不全面的 H O 结论 H O有利于反应自发进行 但自发反应不一定要 H O 8 两种理想气体的混合可顺利自发进行 既不吸热也不放热的自发过程 H2 O2 O2H2 2 熵判据 9 有序 混乱 10 1 气体扩散 火柴散落过程混乱度如何变化 2 从混乱度角度分析它为什么可以自发发生 二 熵判据 增大 混乱度越大越稳定 1 熵 混乱 或无序 的程度 符号为S 体系的无序性越高 即混乱度越高 熵值就越大 2 熵判据 11 1 同一物质气态时熵值最大 液态较小 固态时最小 2 固体的溶解过程 墨水扩散过程和气体扩散过程 3 产生气体的反应和气体的物质的量增加的反应 导致体系熵增 S 0 的因素 D S 0 S 0 S 0 S 0 12 CompanyLogo 自发反应一定是熵增加的反应吗 2H2 g O2 g 2H2O l 10 C的水会自动结冰 熵变是反应能否自发进行的一个因素 但不是惟一因素 结论 S O有利于反应自发进行 自发反应不一定要 S O 13 CaCO3 s CaO s CO2 g 这个反应能否自发进行 已知 H 298K 178 2KJ mol S 298K 169 6J mol 1 K 1 思考 反应能否自发还与温度有关 化学反应的最终判据到底是什么呢 14 G H T S 当 H 0 S 0时 G 0反应自发进行 当 H 0 S 0时 G 0反应不能自发进行 当 H 0 S 0或 H 0 S 0时 反应是否自发与温度有关 自由能变化 3 复合判据 自由能变化 15 2KClO3 s 2KCl s 3O2 g H 78 03kJ mol 1 S 494 4J mol 1 K 1 CO g C s 石墨 1 2O2 g H 110 5kJ mol 1 S 89 36J mol 1 K 1 练习 判断下列反应能否自发进行 不能 能 16 H 298K 178 2kJ mol 1 S 298K 169 6J mol 1 K 1 CaCO3 s CaO s CO2 g G H T S G 0 能 17 化学反应进行方向的判据 能量判据 焓判据 是判断化学反应进行方向的判据之一 2 熵判据 能量最低原理 熵增原理 是判断化学反应进行方向的另一判据 3 复合判据 能量判据结合熵判据 总结 18 1 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 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 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 19 课堂达标测试 1 能用能量判据判断下列过程的方向的是 A 水总是自发的由高处往低处流B 放热反应容易自发进行 吸热反应不能自发进行C 有序排列的火柴散落时成为无序排列D 多次洗牌后 扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大 A 20 2 已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式 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 21 3 下列说法中 正确的是 A 自发反应一定是熵增大 非自发反应一定是熵减小或不变B 自发反应在恰当条件下才能实现C 自发反应在任何条件下均能实现D 同一物质的固 液 气三种状态的熵值相同 B 22 4 在电子工业中清洗硅片上的SiO2 s 的反应是 SiO2 s 4HF aq SiF4 g 2H2O g H 298 15K 94 0kJ mol S 298 15K 75 8J mol K 设 H和 S不随温度而变化 试求此反应自发进行的温度条件 G H T S 0 23 CompanyLogo D 5 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 CO2 g D 2CO g 2C