《第四节-化学反应进行的方向》.ppt

第二章化学 第四节化学反应进行的方向 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 化学反应原理的组成部分 自发反应 在一定条件下 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 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 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 共同特点 H O即放热反应 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 1 能量判据 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 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 焓判据 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即 H 0 思考 是不是所有自发进行的化学反应都是放热的 思 与 题 问 考 结论 H O有利于反应自发进行 但自发反应不一定要 H O 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 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 有序 混乱 2 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 用熵来描述体系的混乱 或无序 的程度 2 符号用S表示 单位 J mol 1 k 1 3 熵值越大 体系混乱度越大 同一物质 S g S l S s 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 反应过程中气体物质的量增加的反应 导致混乱度增加的一些因素 4 熵变和熵增原理 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 熵变 S S 生成物 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 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 判断下列过程的熵变大于零还是小于零 H2O s H2O l H2O g NaOH s Na aq OH aq N2 g 3H2 g 2NH3 g CaCO3 s CaO s CO2 g 大于零 小于零 大于零 大于零 思考交流 根据你已有的知识和经验 分析下列过程的焓变 熵变与反应方向焓变熵变能否自发 NH3 g HCl g NH4Cl s NH4Cl s NH3 g HCl g NH4Cl s NH3 g HCl g 加热 反应能否自发还与温度有关 要正确判断一个化学反应能否自发进行 必须综合考虑反应的焓变 H和熵变 S 0 0 能 0 0 不能 0 0 能 G H T S 3 自由能变化 G 自由能变化 G综合考虑了焓变和熵变对体系的影响 当 G 0时 反应为自发反应 当 G 0时 反应为非自发反应 H S 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 判断下列反应能否自发进行 4Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s H 444 3kJ mol 1 S 280 1J mol 1 K 1 H 298K 178 2kJ mol 1 S 298K 169 6J mol 1 K 1 CaCO3 s CaO s CO2 g 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 例如水泵可以把水从低水位升至高水位 高温高压下可以是石墨转化为金刚石 实现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 影响因素 焓减小有利于反应自发 熵增大有利于反应自发 温度 课堂达标测试 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 D 2 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 3 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 4 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 5 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 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 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 CO2 g D 2CO g 2C s O2 g 7 某化学反应其 H 1