化学反应方向公开课

化学反应方向公开课第1页/共27页学习要求:1、理解能量判据、熵的概念2、利用能量判据判断反应进行的方向3、利用熵变判断反应进行的方向第2页/共27页第3页/共27页1、高山流水是一个自动进行的自然过程。高处水一定会流到低处吗？2、低处水可以流至高处么？3、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？可采取什么措施？思考与交流第4页/共27页自发过程：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，需持续借助人为作用才能进行的过程。【讨论】请尽可能多地列举你熟知的自发过程。第5页/共27页知识巩固：下列哪个过程非自发过程（）(A)钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)△H=－368kJ/mol(B)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(C)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol自发过程共同点——放热反应△H＜0D（D）水由低处往高处流第6页/共27页一、自发过程的能量判据能量判据：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。（释放热量或对外做功）高能态→低能态+能量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。第7页/共27页练习1:知道了某过程有自发性之后，则可判断出过程的方向可确定过程是否一定会发生可预测过程发生完成的快慢可判断过程的热效应A？第8页/共27页有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行（1）既不吸热也不放热的自发过程H2O2O2H2第9页/共27页（2）吸热的自发过程室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解；常温常压下N2O5的分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.7kJ/mol

碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);△H=+74.9kJ/mol

第10页/共27页判断下列过程中能量的变化情况：1、冰→液态水→水蒸气2、氯化钠晶体溶于水吸热那么这些物质的规则性、有序性有没有改变呢？第11页/共27页混乱度：

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，熵值就越大第12页/共27页分析刚才两个自发过程中混乱度的变化情况：1、冰→液态水→水蒸气2、氯化钠晶体溶于水混乱度第13页/共27页同一物质，气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。归纳：第14页/共27页熵增: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产物－S反应物第15页/共27页二、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。第16页/共27页小结：自发过程的变化趋势1、能量趋于降低：2、混乱度趋于增加（释放热量或对外做功）高能态→低能态+能量第17页/共27页很多情况下，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。第18页/共27页三、化学反应自发进行的方向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焓(H)判据熵(S)判据放热反应焓变熵变化学反应能否自发进行自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断H<0H<0H>0H>0S>0S>0S<0S<0熵增原理<0第19页/共27页练习3碳铵[(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、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根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。A第20页/共27页练习4下列反应中，在高温下不能自发进行的是D.CO(g)＝C(s)＋1/2O2B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D熵减熵增熵增熵增第21页/共27页信息：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-TS（Ｔ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（当G

<0时可自发进行）。请阅读所给信息，然后回答问题反应在该状况下能否自发进行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０＜０自发进行＞０不自发进行低温时＞０,高温时＜０低温时＜０,高温时＞０低温不自发,高温自发低温自发,高温不自发HＳＧ第22页/共27页一、自发过程的变化趋势1、能量趋于降低2、混乱度趋于增加二、化学反应自发进行的方向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)<0——S(熵变)>0焓(H)判据熵(S)判据放热反应熵增原理化学反应进行的方向(小结）注意：过程的自发性只用于判断过程的方向，不能确定是否一定会发生和过程发生的速率。第23页/共27页焓变熵变化学反应能否自发进行自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断H<0H<0H>0H>0S>0S>0S<0S<0第24页/共27页影响因素：化学反应的方向反应焓变反应熵变共同影响吸热放热熵增熵减焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发△H△S△G=△H－T△S第25页/共27页练习1:已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：①C(金刚石、s)+O2(g)＝CO2(g)

△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)