化学反应进行的方向

1、1 化学反应进行的方向化学反应进行的方向 化学组：李德光化学组：李德光 2 1791年人们就在金红石的矿物（主要成分 TiO2，含 量 9 5 %）中 发 现 了 钛 元 素， 而 第 一次制得纯净的钛却是在1910 年。 猜想：从钛元素的发现到金属钛的制备为什 么经历了这么长的时间 3 原 来，科 学 家 设 计了如下的反 应 制 备 金 属钛 ： T iO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2( g ) ， T i C l4(l)+2Mg(s)=Ti(s)+2MgCl2( s ) 。 但 是，第 一 步 反 应 就 难 住了 科 学 家， 因为这个反应在任何温度下都不能发生。 4

2、 1.自发反应 我们通常所说的自发反应是指在一定条件 下，不借助外部力量即能进行，或具有发 生的可能性的反应。 提醒：反应的自发性并不能确定过程发生的 速率。 5 2.化学反应的方向的判据 自然界中很多现象都具有方 向性的，即自发的，你能 举出一些例子？ 那化学反应为什么能自发？ 他们都具有什么特点？ 能量从高到低 6 燃烧反应：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=890KJ/mol 中和反应：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H(298K)=57.3KJ/mol 其它反应： 4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s) H=4

3、44.3KJ/mol NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) H=176.9KJ/mol 7 通过科学家的大量实验证明，放热反应在一 定条件下是自发的。也就是说在一定温度 和压强下，化学反应趋向于向着焓减小的 方向自发进行。 在一定温度和压强下，化学反应一定不能 向着吸热的方向自发进行吗？ 2.1焓判据焓判据 8 Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H=+178.2kJ/mol C(S墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+126.1kJ/mol 由此说明焓变是影响反应方向的因素但不是唯一因素， 还

4、有什么因素在影响反应的方向呢？ 9 你能发现这些看似不相干的自发事 件之间的内在联系吗？ 10 2.2熵判据 德国科学家克劳修斯引入新的物理量熵， 即描述体系混乱度的物理量。 符号：S 单位：J/(mol.K) 体系有着自发向混乱度 增 加（即 熵 增）的 方 向的 倾 向，这 是自然 界 的 普 遍 规律。 11 分析下面数据 结论一：同一物质，S(g)S(l)S(s) 结论二：反应生成气体越多，S越大 12 Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3是 吸热反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H=+178.2kJ/mol C(S墨)+H2O(g)

5、=CO(g)+H2(g)H=+126.1kJ/mol 由于熵值增大拉动反应 为什么这些反应在一定条件下能自发? 13 工业利用 工业上制备金属钾的方法是于850时用钠 还原熔融态氯化钾： Na(l)+KCl(l)=K(g)+NaCl( l)， H 0。 金属活动性看，钠略弱于钾，但钾比钠容 易挥发，沸点分别为756.5、881， 在该温度下钾为气态，即正 向 是 熵 增 过 程，反 应 得 以 进 行。 14 请分析请分析下列下列反应的熵变（反应的熵变（S）， 得到什么结论得到什么结论？ 在一定的温度、压强下，下列反应能自发进 行： N H3(g)+HCl(g)=NH4C l ( s ) ，

6、A g+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)。 15 2.3复合判据自由能（G） 历史上有一位美国化学家吉布斯，他发 现在一定温度、压强下： G=H-TS0时反应自发， G=H-TS0时反应非自发， 16 考一考 任何条件自发 低温自发 任何条件自发 高温自发 17 T iO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2( g ) ，这个反应 在任何温度下都不能发生的原因是什么？ H=+1 6 1 . 9k Jmo l-1， S=-38.4Jmo l-1K-1 后来科学家们向二氧化钛与氯气的反应体系中加 入 石 墨 ，T i O2(s)+2Cl2( g ) + 2 C（石墨，s） =TiCl4( l ) + 2 C O ( g )， H=-59.1kJmol-1 S=141.0Jmol-1K-1 但为什么化学家要使用1100K的温度？ 使化学反应速率更快 18