《第四节-化学反应进行的方向》PPT课件﹎.ppt
第二章 化学,第四节 化学反应进行的方向,化学反应进行的快慢,化学反应的限度,化学反应进行的方向,化学反应速率,化学平衡, ?,化学反应原理的组成部分,自发反应:在一定条件下, 不需外界帮助就能自动 进行的反应,称为自发反应。,自发过程:在一定条件下,不借助外部力量就能 自动进行的过程。,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; 室温下冰块自动融化; 墨水扩散; 食盐溶解于水; 火柴棒散落等。,这些生活中的现象将向何方发展,我们非常清楚,因为它们有明显的自发性其中是否蕴藏了一定的科学原理?,能量由高到低,下列反应在一定条件下都能自发进行,你知道这些反应能自发进行的主要原因吗? C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5 kJmol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJmol-14Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJmol-1H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJmol-1,共同特点:H < O 即放热反应,放热反应使体系能量降低,能量越低越稳定,H < O 有利于反应自发进行,1、能量判据(焓判据),反应物的总能量高,生成物的总能量低,放热反应,H0,日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律能量判据(焓判据)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即H 0)。,思考:是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的?,思,与,题,问,考,结论:H < O有利于反应自发进行, 但自发反应不一定要H < O,2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l),2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g),(NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g),焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。,H O,有序,混乱,2、反应熵变与反应方向,为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性,提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素 (1)、在密闭条件下,体系由有序自发地转变为无序的倾向称为熵。用熵来描述体系的混乱(或无序)的程度 (2)、符号用S表示。单位:Jmol-1 k-1 (3)、熵值越大,体系混乱度越大。同一物质,S(g)S(l)S(s)。,1、同一物质气态时熵值最大,液态较小,固态时最小。 2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应。,导致混乱度增加的一些因素,(4)、熵变和熵增原理,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。 熵变: S = S(生成物)S(反应物) 产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值( S 0),为熵增加反应。 在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断过程的方向的又一个因素, 又称为熵判据。,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) ,N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g),CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),大于零,小于零,大于零,大于零,思考交流: 根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓 变、熵变与反应方向 焓变 熵变 能否自发 NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g) NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g),加热,反应能否自发还与温度有关,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,<0,<0,能,0,0,不能,0,0,能,G=H-TS,3.自由能变化G,自由能变化G综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,当G<0时,反应为自发反应,当G0时,反应为非自发反应,H,S,2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g),H = -78.03 kJmol-1,S = +494.4 Jmol-1K-1,CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g),H = +110.5 kJmol-1,S = -89.36 Jmol-1K-1,判断下列反应能否自发进行,4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s),H = -444.3kJmol-1,S = -280.1 Jmol-1K-1,H (298K)= +178.2 kJmol-1,S (298K)= +169.6 Jmol-1K-1,CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g),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。例如水泵可以把水从低水位升至高水位;高温高压下可以是石墨转化为金刚石,实现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。,影响因素:,焓减小有利于反应自发,熵增大有利于反应自发,温度,【课堂达标测试】,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。,D,2、下列说法正确的是( ) A、凡是放热反应都是自发的,由于吸热反应都是非自发的; B、自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是熵减少或不变; 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。 3、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。,C,D,4、下列说法不正确的是( ) A. 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。 B. 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。 C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热 D. 一个反应能否自发进行,与焓变和熵变的共同影响有关,C,5、以下自发反应可用能量判据来解释的是( ) A、硝酸铵自发地溶于水 B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g);H=+56.7kJ/mol C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/mol,D,D,6、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、某化学反应其H= -122 kJmol-1,S=+ 231 Jmol-1K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( ) 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,A,谢谢指导!,