胡晓辉化学反应进行的方向课件

课的引入 汽车尾气中的主要污染物是NO和CO 是大气污染物 人们提出通过以下反应来处理汽车尾气以减轻污染 2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g 这个方案是否可行 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 镁条燃烧 酸碱中和 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧 锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等 这些过程都是自发的 其逆过程就是非自发的 Na投入H2O中 铁生锈 Cu和AgNO3反应 NaOH和HCl反应 1 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 2 自发反应 在给定的一组条件下 一个反应可以自发地进行到显著程度 就称为自发反应 归纳小结 如何判断一个过程 一个反应能否自发进行 3 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 第四节化学反应进行的方向 寻找反应能否自发进行的判据 2012年12月8日 2 酸碱中和 镁条燃烧都是能自发发生的反应 有何共同特点 思考与交流 共同特点 从能量角度分析它们为什么可以自发 2 H 0即放热反应 1 高山流水为什么是自发过程 1 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 一 焓判据 能量判据 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 H 0 能量判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 H 0 一 焓判据 能量判据 1 多数能自发进行的化学反应是放热反应 注意 只有放热反应 H 0 才能自发进行吗 思考与交流 能量判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 H 0 一 焓判据 能量判据 1 多数能自发进行的化学反应是放热反应 注意 2 有不少吸热过程也能自发进行 结论 1 H 0有利于反应自发进行 但自发反应不一定要 H 0 2 焓变是反应能否自发进行的因素之一 但不是唯一因素 混乱度 表示体系的不规则或无序状态 混乱度的增加意味着体系变得更加无序 熵 热力学上用来表示混乱度的状态函数 符号为S 单位 J mol 1 K 1 二 熵判据 强调 1 体系混乱度越大 熵值越大 体系混乱度越小 熵值越小 同一物质 S g S l S s 2 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3 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 二 熵判据 即 体系趋向于由有序状态转变为无序状态 即混乱度增加 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 熵变 S 0 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 学与问 35页 根据熵判椐 生成气体的过程是熵增大的过程 增大了反应的自发性 1 发生离子反应条件之一是产生气体 利用熵判椐进行解释 自发反应一定是熵增加的反应吗 2Al s Fe2O3 s Al2O3 s 2Fe s S 39 35J mol 1 K 1 结论 1 S 0有利于反应自发进行 自发反应不一定要 S 0 思考与交流 2 熵变是反应能否自发进行的因素之一 但不是唯一因素 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 CaCO3 s CaO s CO2 g 这个反应能否自发进行 已知 H 298K 178 2KJ mol 1 S 298K 169 6J mol 1 K 1 思考 化学反应的最终判据到底是什么呢 G H T S 自由能变化 自主学习 P36科学视野 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 S 熵变 0 放热反应 自发进行 不自发进行 不能定性判断 不能定性判断 H 0 H 0 H 0 H 0 S 0 S 0 S 0 S 0 熵增原理 0 三 复合判据 G H T S 三 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 NH3 g HCl g NH4Cl s H 0 S 0CaCO3 s CaO s CO2 g H 0 S 0 判断这两个反应什么条件下自发进行 低温可行 高温可行 影响因素 小结 焓减小有利于反应自发 熵增大有利于反应自发 1 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 吉布斯自由能变 G 将更适合于所有的过程 2 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 涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件 其发生腐蚀过程的自发性是相同的 但只有后者可以实现 又如装在不同地方的气体等例子 注意 3 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 如 水泵可以把水从低水位升至高水位 用高温可使石灰石分解 高温高压石墨转化为金刚石的例子 实现后者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 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 2 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 D 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 3 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 据能量判据能自发分解 D 碳酸盐都不稳定 都能自发分解 A D 5 以下自发反应