化学反应的方向和判断依据幻灯片

化学反应的方向 第二单元化学反应的方向和限度 1 自然界中水总是从高处往低处流 是自动进行的变化过程即自发的变化过程 自发过程的特征 有一定的方向性 且不能自动恢复原状 若要恢复必须借助外力 2 一自发反应 在一定温度和压强下 无需外界帮助就能自动进行的反应 我们称之为自发反应 一定温度T和压强P的目的 引发反应 外界帮助指 通电 光照等 3 1 水分解生成氢气和氧气的反应2 氯气与溴化钾溶液的反应3 乙烯与溴单质的反应4 氮气和氧气生成一氧化氮的反应 非自发 自发 非自发 自发 书P42 交流与讨论 4 P43 你知道吗 以上自发反应的共同点 放热反应 H 0 自然界中的许多自发过程 无论是物理过程还是化学过程 都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向 能量越低越稳定 高能态 低能态 能量 化学反应的方向 5 对于化学反应而言 放热反应就是一个由高能态向低能态变化的过程 因此 绝大多数放热反应都能自发进行 且反应放出的热量越多 体系能量降低得越多 反应越完全 所以 H 0的反应有自发进行的倾向 焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一 化学反应的方向 6 二判断化学反应方向的依据 1焓判据 自发反应有趋向于使体系的能量降低的倾向 即 H 0的反应有自发进行的倾向 且 H数值越大 越有利于反应的自发进行 只有放热反应才可以自发进行 吸热反应不能自发进行 你同意这种观点吗 化学反应的方向 7 判断下列过程中能量的变化情况 吸热 请观察 这些物质的规则性 微粒间无规则排列程度有没有改变呢 如何改变 1 冰融化成水 2 NH4Cl s Ba OH 2 8H2O s 2NH3 g BaCl2 s 10H2O l 8 熵 衡量一个体系混乱度的物理量 符号 S 除热效应外 决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度 微粒间无规则排列程度 大多数自发过程有趋向于体系混乱度增大的倾向 体系混乱度越大 熵值越大 即S值越大 9 熵变 反应前后体系熵的变化 符号 S S 0 体系的混乱度增大 S 0 体系的混乱度减小 二判断化学反应方向的依据2熵判据 即 S 0的反应有自发进行的倾向 且 S越大 越有利于反应的自发进行 S S 产物 S 反应物 10 根据你已有的知识经验 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 CaCO3 s CaO s CO2 g 问题解决 S 0 S 0 S 0 S 0 11 1 同一物质 S g S l S s 2 分子数越多或分子种类越多则熵值越大 3 固体溶解过程 墨水扩散过程 气体扩散过程 熵变均为正值 即 S 0 为熵增过程 有关体系熵值的规律 12 1下列反应中 熵变小于0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 检测练习 13 2判断下列反应的 S 0还是 0 A NH4Cl HCl NH3B 2Fe3 aq Cu s 2Fe2 aq Cu2 aq C 2NO2 N2O4D CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l S 0 S 0 S 0 S 0 检测练习 14 小结 综上所述 体系能量降低和混乱度增加都有促使反应自发进行的倾向 即焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向 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 15 体系自由能变化 G 综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响 G H T S 为热力学温度 均为正值 在恒温 恒压下 用 G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学 0 一定能自发进行 G H T S 0 达到平衡状态 0 一定不能自发进行 拓展视野 16 例题 已知CaCO3 s CaO s CO2 g H 298K 178 2KJ mol 1 S 169 6J mol 1 K 1请通过计算说明该反应在常温能否自发进行 在什么温度下能自发进行 常温下 G 178 2KJ mol 1 298K 169 6J mol 1 K 1 10 3 127 7kJ mol 1所以 该反应在常温下不能自发进行 若要让该反应自发进行 则 G 0 设温度为T 代入公式 求得T 1051K所以 该反应在1051K以上能自发进行 17 一定自发 一定非自发 低温自发 高温自发 G H T S NH3 g HCl g NH4Cl s 低温可行 CaCO3 s CaO s CO2 g 高温可行 18 汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳 它们是现代化城市的重要大气污染物 为了减轻汽车尾气造成的大气污染 有人提出通过2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g 来处理汽车尾气 已知室温 298K 101KPa 下 H 113 0KJ mol 1 S 143 5J mol 1 K 1 19 思考 如何加快反应速率 一种汽车尾气净化器 H T S 69 68KJ mol 1 0 因此 室温下反应能自发进行 但该反应速率极慢 20 1 实验证明 多数能自发进行的反应都是放热反应 对此说法的理解的叙述中 正确的是 A 所有的放热反应都是自发进行的B 所有的自发反应都是放热的C 焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D 焓变是决定反应是否具有自发性的判据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 D C 21 3 25 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 是熵减小的反应D 熵增大效应大于能量效应4 某反应其 H 122kJ mol S 231J mol 1 K 1 则此反应在下列哪些情况下可自发进行 A 在任何温度下都能自发进行B 在任何温度下都不能自发进行C 仅在高温下自发进行D 仅在低温下自发进行 D D 22 23 24 自发进行的化学反应 Na投入H2O中 铁生锈 25 26 高处水向低处流是一个可自动进行的过程 那么低处水可以流至高处吗 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 思考与交流 27 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 需要外力帮助才能实现的过程 28 有序 混乱 K 41页图2 15 29 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 就不是焓变判断和熵变判断能解决的问题了 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 30 小结 A 相同条件下 自发变化的逆过程是非自发过程 B 自发变化或非自发变化是在给定条件下而言的 若条件改变 自发过程可 非自发过程 而非自发过程可 自发过程 C 减焓 增熵有利于反应的进行 31 水往低处流 室温下冰的融化 自然界中自然而然发生的这种过程 体现了自然界变化的方向性 1 趋向于使自身能量更低 能量越低越稳定 2 趋向于使有序变为无序 体系混乱程度增大 32 生活中的自发过程 自发过程的特征 有一定的方向性 且不能