《化学反应进行的方向》(课标)详解课件

1、学习要求：1.焓的概念、熵的概念2.利用焓变判断反应进行的方向3.利用熵变判断反应进行的方向4.利用复合判据判断反应进行的方向化学反应进行的方向和限度第1页，共17页。一：化学反应的方向1.自发反应：2.非自发反应 ：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。自发过程的特征：有明确的方向性，具有对外做功的本领。要逆转必须借助外界做功。在一定条件下，需要外界做功才能进行的反应。第2页，共17页。说明： (1)自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。 (2)自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可

2、推动机器 ，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。 (3)非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。第3页，共17页。1.能量判据：反应焓变与反应方向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H 0）。4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)H0二：判断化学反应方向的依据 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=802.3 kJ/mol2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=824 kJ/mol 2H2(g)+O2(

3、g)=2H2O(l) H=571.6 kJ/molNH3 + HCl = NH4Cl H 0(1).大多数放热反应(H02NH4Cl(s)+Ba(OH)28H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) H0CaCO3(s)=CaO(s)+O2(g) H0高温(2).有的吸热反应(H0)在一定条件下也能自发进行焓变(H)是制约化学反应能否自发进行的因素之一但不是唯一因素。第5页，共17页。1.衡量一个体系混乱度的物理量称为熵。2.符号：用S表示。3.单位：Jmol1K1 T(K)=273+t()4.熵值S越大，体系混乱度越大。 同一物质，S（g）S（l）S（s）。5.大多数自

4、发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。2.熵判据：反应熵变与反应方向熵变(S):化学反应前后体系熵的变化。 S=S产物S反应物S0 熵增反应能自发进行产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应S0 熵减反应难自发进行第6页，共17页。 10的液态水能自动结冰成为固态、H2在O2中燃烧为熵减反应，它在一定条件下也可自发进行。因此熵判据判断过程的方向也是不全面的。 很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据自由能将更适合于所有的反应过程。第7页，共17页。3.复合判据:焓变与熵变对反应方向

5、的共同影响（自由能变化）G=HTS G 0的反应 不能自发进行 H0 能自发进行 H0, S0 不能自发进行 H0, S0, S0 ？第8页，共17页。4、吉布斯自由能判断反应自发进行的方向 G= H -TS NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H0 S 0 S0判断这两个反应什么条件下自发进行低温可行高温可行第9页，共17页。反应总是在一定条件下进行的。要讨论反应的自发性，也要指明反应条件。如果没有交代反应条件，只讲“某某反应不自发”“某某反应自发”，实际上是指在常温常压下进行的反应。“一定条件”指“一定的温度一定压强”。例如，反应 CaCO3= CaO + CO2 在常温常压是非自

6、发的，而在高温下则是自发发生的。 用吉布提自由能计算公式（G=H-TS）来判断反应能否自发进行时，可以看到T对G的值有影响，在某些情况下，可能决定G是大于0还是小于0；式中H 是一个与温度、压强有关的物理量。因此，讨论G是大于0还是小于0，实际上也是在一定温度与压强下进行的。第10页，共17页。“外界帮助”这句话中，指的是为反应体系提供能量。“帮助”并不是指提供反应发生的温度和压强等反应条件，也不是点燃、使用催化剂等等。一定的温度、一定的压强是反应所需要的条件。很多场合下,提高温度,往往是为了加速反应。合成氨反应在常温常压下，G0,是放热的自发反应。但是，常温常压下实际上无法觉察到反应的发生，

7、只有在高温、高压、催化剂存在下，才有实际的应用价值。又如，硝酸铵NH4NO3的分解反应， H0，在任何温度下都能自发进行。在常温常压下，反应速率慢，难以观察到反应的发生。但加热到高温，或受猛烈撞击，发生爆炸性分解：2NH4NO3=N2+O2+4H2O。撞击或加热大大提高反应速率，发生剧烈分解。氢气氧气化合成水的反应在常温下也是自发的。常温下将H2与O2混合，不能观察到有明显现象，在氢氧燃料电池中，反应在常温下就能进行。在钯粉催化下H2与O2的混合气体也能快速生成水。点燃氢气氧气，能迅速化合成水，也只是加速了反应速率。第11页，共17页。从热力学分析，“外界帮助”指的是对体系做“有用功”。例如，

8、水的分解在常温常压下是不自发的，但通电，为体系提供电能，可以使水分解成H2和O2 。电解反应都是非自发反应,“通电”对体系做有用功，使反应在常温常压下得以进行。而原电池反应是自发反应，它能对外作电功。自发反应和其他自发过程一样，具有对外作功的能力。因此，自发反应和非自发反应的区别在于在一定条件下，反应的发生是需要外界对体系作功，还是反应体系具有能对外界作功的能力。第12页，共17页。典例剖析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. 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、

9、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。DAC第13页，共17页。3下列说法中，正确的是 ( ) A化学反应总是伴随着能量变化的 B能够自发进行的反应不一定都是放热反应 C只有放热反应才能够自发进行 D能够自发进行的反应就一定能够发生并完成4下列物质中，熵值(S)最大的是 ( ) A金刚石 BCl2(l) CI2(g) DCu(s)ABC第14页，共17页。3.下列说法正确的是（ ） A、放热反应一定是自发进行的反应； B、吸热反应一定是非自发进行的； C、自发进行的反应一定

10、容易发生； D、有些吸热反应也能自发进行。4. 250C和1.01105Pa时，反应 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=56.8kJ/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。DD第15页，共17页。5.下列说法正确的是( )A、凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发性的B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变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。 C 6.水在273 K、101105Pa时可转化为固态，在373 K时则又可转化为气态。若分别用S(g)、S(1)、S(s)表示水的气、液、固三种状态的熵值，则下列表达式中，正确的是 ( ) AS(g)S(1)S(1)S(s) CS(g