化学反应的方向及判断依据.ppt

化学反应的方向及判断依据 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 化学反应原理的组成部分 化学反应的方向及判断依据 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 3 室温下冰块自动融化 4 墨水扩散 5 食盐溶解于水 一 自发反应 自发反应 在一定条件下 无需外界帮助就能自动进行的反应 P39交流与讨论 化学反应中的自发过程 P40你知道吗 共同特点 H 0 即体系趋向于从高能状态转变为低能状态 1 一定条件指的是一定温度和一定压强 外界帮助可以是通电 光照等 2 自发反应在恰当条件下才能实现 二 自发过程的能量判据 焓判据 能量判据 自发过程的体系趋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 1 多数能自发进行的化学反应是放热反应 2 有不少吸热过程也能自发进行 3 有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 说明 如 硝酸铵溶于水 P40观察与思考 如 练习 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 有序 混乱 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 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 标准状况下 1mol不同物质的熵S Jmol 1K 1 水的三态的熵 S表示物质的量为1mol S s S l S g 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生成物总熵 S反应物总熵 反应的 S越大 越有利于反应自发进行 三 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 15 可编辑 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 正确判断一个化学反应是否能够自发进行 必须综合考虑反应的焓变和熵变 恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S 0 自发 非自发 不一定 不一定 研究表明 在温度 压强一定的条件下 化学反应自发进行方向的判据是 G H T S G叫作吉布斯自由能 G H T S 0反应能自发进行 G H T S 0反应不能自发进行 G H T S 0反应达到平衡状态 四 焓变和熵变对反应方向的共同影响 1 H0该反应一定能自发进行 如 Mg s 2HCl aq MgCl2 aq H2 g 2 H 0 S0 S 0该反应在较高温度下能自发进行如 CaCO3 s CaO s CO2 g 判断依据 G H T S 0反应能自发进行 P42交流与讨论 温度对反应自发性的情况 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 1 反应的自发性只能用于判断反应的方向 不能确定反应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 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 练习 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 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 3 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 4 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 据能量判据不能自发分解 D 碳酸盐都不稳定 都能自发分解 D A 5 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 6 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