q第四节-反应方向1(1).ppt

自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水扩散；墨水扩散；食盐溶解于水；食盐溶解于水；火柴棒散落等。火柴棒散落等。镁条燃烧；酸碱中和；铁镁条燃烧；酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，锌与体遇明火就燃烧，锌与CuSOCuSO4 4溶液会自动反应生成溶液会自动反应生成CuCu和和ZnSOZnSO4 4等，这些过程都等，这些过程都是是自发自发的，其的，其逆过程就是逆过程就是非自发的。非自发的。自发过程：在自发过程：在下，下，借助外部力借助外部力量就能量就能进行的过程。进行的过程。自发反应：在自发反应：在下，下，需外界帮助需外界帮助,一经一经引发即能引发即能进行的反应，称为自发反应进行的反应，称为自发反应 。如何判断一个反应过程能否自发进行呢？如何判断一个反应过程能否自发进行呢？第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向温度由高温向低温变化温度由高温向低温变化2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H = 572kJmol-1 2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g) H = 368 kJmol-14Fe (s) + 3O2 (g) = 2Fe2O3(s) H = 1648 kJmol-1NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) H = 57.3 kJmol-1从能量角度分析它们为什么可以自发？从能量角度分析它们为什么可以自发？【思考与交流】【思考与交流】共同特点：共同特点： H OH O即放热反应即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，定， H OH O有利于反应自发进行有利于反应自发进行一般情况下，一般情况下， H OH O即放热反应有利即放热反应有利于自发反应。于自发反应。日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律验规律能量判据（焓判据）能量判据（焓判据）体系趋向于从体系趋向于从高能状态转变为低能状态（放热反应过程中体高能状态转变为低能状态（放热反应过程中体系能量降低因此具有自发进行的倾向）。系能量降低因此具有自发进行的倾向）。【归纳与总结】【归纳与总结】一、能量判据（焓判据）一、能量判据（焓判据）自发反应一定要自发反应一定要H OH O ？结论：结论：H OH O有利于反应自发进行，自发反应不一定要有利于反应自发进行，自发反应不一定要H OH 0 S 0 有利有利于反应自发进行。于反应自发进行。从混乱度角度分析它们为什么可以自发？从混乱度角度分析它们为什么可以自发？【思考与交流】【思考与交流】即在密闭条件下，体系有从有序自发地即在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，转变为无序的倾向，即熵增加（即熵增加（S S0 0）有利于自发进行。有利于自发进行。1、同一物质，、同一物质，S（g）S（l）S（s）。）。2、常见的熵增过程、常见的熵增过程固体的固体的溶解溶解过程、和气体过程、和气体扩散扩散过程。过程。产生气体的反应和气体的物质的量产生气体的反应和气体的物质的量增加增加的反应。的反应。【归纳与总结】【归纳与总结】自发过程一定是熵增加的吗？自发过程一定是熵增加的吗？结论：结论： S OS O有利于反应自发进行，自发反应不一定要有利于反应自发进行，自发反应不一定要S OS O【思考与交流】【思考与交流】 熵变是反应能否自发进行一个因素熵变是反应能否自发进行一个因素, ,但不是唯一因素。但不是唯一因素。-10-10的液态水就会自动结冰称为固态，这是的液态水就会自动结冰称为固态，这是熵减的过程，但是它是放热的。熵减的过程，但是它是放热的。要综合考虑体系的焓变和熵变。要综合考虑体系的焓变和熵变。CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g)这个这个反应能否自发进行？反应能否自发进行？已知：已知： H(298K)=178.2KJmol , S(298K)=169.6Jmol-1K-1 G=HT S三、复合判据（自由能变化）三、复合判据（自由能变化）当当 G0G0G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行当当 G=0G=0时，反应以可逆反应进行时，反应以可逆反应进行温度对反应自发性影响的情况温度对反应自发性影响的情况 类类型型HSHTS反应的自发性反应的自发性1+2+34+永远是永远是在任何温度都是自发在任何温度都是自发反应反应永远是永远是+ +在任何温度下都在任何温度下都是非自发反应是非自发反应在高温在高温+ + 在低温在低温在高温是非自发反应在高温是非自发反应在低温是自发反应在低温是自发反应在高温在高温在低温在低温+ +在高温是自发反应在高温是自发反应在低温是非自发反应在低温是非自发反应需要注意：需要注意：(1)(1)很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反很多情况下，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。应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据由能量判据( (以焓变为基础以焓变为基础) )和熵判据组合成的复合判据和熵判据组合成的复合判据( (吉布斯自由能变吉布斯自由能变G)G)将更适合于所有的过程。将更适合于所有的过程。(2)(2)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。程是否一定会发生和过程发生的速率。例如教材例如教材P38P38涂有涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现；又如装在不同地方的性是相同的，但只有后者可以实现；又如装在不同地方的气体等例子。气体等例子。(3)(3)在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体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。可能出现相反的结果。如水泵可以把水从低水位升如水泵可以把水从低水位升至高水位；用高温可使石灰石分解；高温高压石墨至高水位；用高温可使石灰石分解；高温高压石墨转化为金刚石的例子，实现后者的先决条件是要向转化为金刚石的例子，实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。【课堂达标测试】【课堂达标测试】1 1 下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是（ ） A A、水由高处向低处流；水由高处向低处流； B B、天然气的燃烧；天然气的燃烧； C C、铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈； D D、室温下水结成冰。室温下水结成冰。n碳酸铵（碳酸铵（NHNH4 4）2 2COCO3 3在室温下就能自发地分解产生在室温下就能自发地分解产生 氨气，对其说法中正确的是氨气，对其说法中正确的是（ ）A A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B B、其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量；C C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；D D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA3 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是（ ） A A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；非自发的； B B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；减少或不变； C C、自发反应在恰当条件下才能实现；自发反应在恰当条件下才能实现； D D、自发反应在任何条件下都能实现。自发反应在任何条件下都能实现。4 4、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是（ ） A A、吸热反应；吸热反应； B B、放热反应；放热反应； C C、熵增加反应；熵增加反应； D D、熵增加或者放热反应。熵增加或者放热反应。CD5 5、25250 0C C和和1.011.0110105 5PaPa时，反应时，反应 2 2N N2 2O O5 5（g g）=4NO=4NO2 2（g g）+O+O2 2（g g）；）；H=H=56.76kJ/mol56.76kJ/mol， 自发进行的原因是自发进行的原因是（ ） A A、是吸热反应；是吸热反应； B B、是放热反应；是放热反应； C C、是熵减少的反应；是熵减少的反应； D D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D6 6、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（ ）A. A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数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都是放热反应。的能自发进行的反应都是放热反应。B. B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混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。乱程度越大，熵值越大。C. C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热D. D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关有关CD8、下列反应中，熵减小的是、下列反应中，熵减小的是（ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D. 2CO(g)2C(s)O2(g)7 7、以下自发反应可用能量判据来解释的是、以下自发反应可用能量判据来解释的是( )( )A A、硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减小结：小结：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发规律方法总结规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系自发反应中的焓变和熵变的关系1 1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应 一定能自发进行一定能自发进行2 2、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应 一定不能自发进行一定不能自发进行3 3、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬 殊，可能某一因素占主导地位殊，可能某一因素占主导地位4 4、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可 能对反应的方向起决定性作用能对反应的方向起决定性作用5 5、无热效应的自发过程是熵增加的过程，、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想如两种理想 气体的混合等。气体的混合等。【知识拓展】【知识拓展】物质所具有的能量物质所具有的能量H熵变熵变熵熵焓变焓变焓焓计算公式计算公式单位单位符号符号定义定义生成物总能量与反应生成物总能量与反应物总能量之差物总能量之差KJmol-1混乱度混乱度SJmol-1K-1Jmol-1K-1KJmol-1HSH=H(生成物生成物)H(反应物反应物)S=S(生成物生成物)S(反应物反应物)生成物总熵与反应生成物总熵与反应物总熵之差物总熵之差第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向1D 2C 3D 4D 5A 6D 7C 8C 9BC 10D 11A 12C 13A 14BD 15最低最低 “有序有序” “无序无序” 焓焓 熵熵16 熵熵 熵增大熵增大 气态气态 液态液态 固态固态 17 能量能量 熵熵 复合复合 18 硝酸铵溶于水后形成自由移动的铵根离子和硝酸根离硝酸铵溶于水后形成自由移动的铵根离子和硝酸根离子增加体系的混乱度，且混乱度的影响大于能量变化的子增加体系的混乱度，且混乱度的影响大于能量变化的影响影响19 解：解：GHTS94.0KJmol-1T（0.0758KJmol-1 K-1 ）0 T94.0KJmol-1/0.0758KJmol-1K-11240K答：此反应自发进行的温度是小于答：此反应自发进行的温度是小于1240K 20 解：解：H2H13H2H32（393.5KJmol-1）3（285.8 KJmol-1）（1366.8 KJmol-1） 277,6 KJmol-1 S S S161.0Jmol-1K-13130.6Jmol-1K-125.74Jmol-1K-11/2205.3 Jmol-1K-1344.93 Jmol-1K-1 GHTS277.6 KJmol-1298K（344.93 Jmol-1K-1）103 174.8 KJmol-1NoImage