26化学反应进行的方向（修正版）.ppt
2NO(g)+2CO(g)=N2NO(g)+2CO(g)=N2 2(g)+2C0(g)+2C02 2(g)(g)?第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向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自由落体运动自由落体运动电流从电位高的地方向电位低的地方流动电流从电位高的地方向电位低的地方流动在在一一定定条条件件下下，不不借借助助外外部力量就能自动进行的过程。部力量就能自动进行的过程。体系趋向于从高能状态体系趋向于从高能状态转变为低能状态，这时体系会对外转变为低能状态，这时体系会对外部做功或者释放能量。部做功或者释放能量。自发过程：自发过程：共同特点：共同特点：化学变化和自然界的许多变化一样：化学变化和自然界的许多变化一样：反应物的总能量反应物的总能量高高生成物的总能量生成物的总能量低低放放热热反反应应H0可自发进行的一些放热反应：可自发进行的一些放热反应：课本课本34页页自发反应：自发反应：在给定的条件下在给定的条件下，一个反应，一个反应可以自发地进行到显著程度，可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。就称为自发反应。一、焓判据（能量判据）一、焓判据（能量判据）体系趋向于从高能状态转变为低能状态，体系趋向于从高能状态转变为低能状态，即：即：H0有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。下列反应在一定条件下都能自发进行，下列反应在一定条件下都能自发进行，通过表中提供的数据你能得出什么结论？通过表中提供的数据你能得出什么结论？H=56.7kJ/mol H=74.9kJ/molH0，有利于反应的自发进行，但自发反应，有利于反应的自发进行，但自发反应不一定不一定H0有利于反应自发进行有利于反应自发进行【思考与交流】【思考与交流】1、同一物质不同状态同一物质不同状态(如水的气态、如水的气态、液态、固态液态、固态)，哪种状态熵最大？，哪种状态熵最大？为什么？为什么？水的不同聚集状态的混乱程度水的不同聚集状态的混乱程度【思考与交流】【思考与交流】1、同一物质不同状态同一物质不同状态(如水的气态、如水的气态、液态、固态液态、固态)，哪种状态熵最大？，哪种状态熵最大？为什么？为什么？同一物质的熵与其聚集状态有关：同一物质的熵与其聚集状态有关：S（g）S（l）S（s）【思考与交流】【思考与交流】由于反应中生成气体是熵增大的过程，所以由于反应中生成气体是熵增大的过程，所以增大了反应的自发性。熵增加的反应：产生气体增大了反应的自发性。熵增加的反应：产生气体的反应，气体的物质的量增加的反应，的反应，气体的物质的量增加的反应，S0。2、举例说明哪些举例说明哪些过程过程是熵增加过程？是熵增加过程？3、发生离子反应的条件之一是生成气体，试利发生离子反应的条件之一是生成气体，试利用熵判据加以解释。并分析哪些用熵判据加以解释。并分析哪些反应反应是熵增加是熵增加反应？反应？固体溶解、物质（如水）的汽化、固体溶解、物质（如水）的汽化、墨水的扩散、气体的扩散等。墨水的扩散、气体的扩散等。4、下列反下列反应在一定条件下都能自在一定条件下都能自发进行，根据下表的数行，根据下表的数据回答据回答问题：（1）能自能自发进行的反行的反应一定是一定是熵增加的反增加的反应吗？（2）熵变对反反应方向有什么影响？方向有什么影响？反反 应应熵变熵变（Jmol-1K-1 ）2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)S=57.16NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)S=184.0C(s,石墨石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)S=133.82Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=-39.35【思考与交流】【思考与交流】结论：结论：熵增熵增(S0)有利于反应的自发进行有利于反应的自发进行;有些熵减小的反应在一定条件下也可有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行以自发进行;熵变是反应能否自发进行的又一个熵变是反应能否自发进行的又一个因素，但也不是惟一的因素。因素，但也不是惟一的因素。看课本看课本34页：页：科学家根据体系存在着科学家根据体系存在着科学家根据体系存在着科学家根据体系存在着力图使自身能力图使自身能量趋于量趋于“最低最低”和由和由“有序有序”变为变为“无序无序”的自然现象，的自然现象，提出了互相关联提出了互相关联的焓判据和熵判据，为最终解决反应的焓判据和熵判据，为最终解决反应自发性问题提供了必要的依据。自发性问题提供了必要的依据。已知反应：已知反应：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H0S 0请用焓判据和熵判据分析以上反应能请用焓判据和熵判据分析以上反应能否自发进行？否自发进行？【思考与交流【思考与交流5】三、复合判据（自由能变化三、复合判据（自由能变化G）G=HT S（课本课本36页页“科学视野科学视野”）当当G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行当当G=0时，可逆反应达到平衡状态时，可逆反应达到平衡状态恒温恒压时判断反应是否能够自发进行恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 H H 0 S00 S0H 0 S H 0 S 0 0 H H 0 S 0 S 0 0 H 0 S0 H 0 S0自发自发非自发非自发不一定不一定不一定不一定CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个反应什么条件下能自发进行？这个反应什么条件下能自发进行？已知：已知：H0S 0【思考与交流【思考与交流5】高温可行高温可行判断以下反应什么条件下自发进行判断以下反应什么条件下自发进行？NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)H 0 S 0低温可行低温可行【课堂达标测试】【课堂达标测试】1、下列说法不正确的是（、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，焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应。多数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。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一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关影响有关C3、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H=+56.76kJ/mol，自发进行的原因是（自发进行的原因是（）A、是吸热反应；是吸热反应；B、是放热反应；是放热反应；C、是熵减少的反应；是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D2、碳酸铵、碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是（对其说法中正确的是（）A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；增大；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、其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解；其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解；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。AD5、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)4、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、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=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6kJ/molD问题探究问题探究1:炼铁高炉尾气中含一氧化碳炼铁高炉尾气中含一氧化碳,是一种有毒气体是一种有毒气体,有人提出利用反应：有人提出利用反应：2CO(g)=2C(s)+O2(g)来消除来消除CO对空气的污染对空气的污染,你认为这一方法可行你认为这一方法可行吗吗?试说明理由。试说明理由。这种方法不可行。这种方法不可行。从从2C(s)+O2(g)=2CO(g)是是放热反应可推知，其逆反应必为吸热反应。而放热反应可推知，其逆反应必为吸热反应。而且这个反应气体的量减小，是个熵变减小的过且这个反应气体的量减小，是个熵变减小的过程，对于焓增和熵减的反应不能自发进行。程，对于焓增和熵减的反应不能自发进行。延伸思考之一延伸思考之一关于宇宙的关于宇宙的“热寂论热寂论”n熵增原理的表述：孤立系统内自发过程的熵增原理的表述：孤立系统内自发过程的方向为熵增大。方向为熵增大。n宇宙将向着功转化为热、结构越来越简单、宇宙将向着功转化为热、结构越来越简单、分布越来越平均化的方向发展，宇宙将趋分布越来越平均化的方向发展，宇宙将趋向于死亡，宇宙会向于死亡，宇宙会“热死热死”“热寂论热寂论”n宇宙间不断有新的星体和新星系诞生，人宇宙间不断有新的星体和新星系诞生，人们无法接受这个结论，即们无法接受这个结论，即“热寂论热寂论”不成不成立。立。延伸思考之二延伸思考之二熵的概念对认识生命的意义熵的概念对认识生命的意义*生命体与环境不断交换着物质和能量，而且生命体与环境不断交换着物质和能量，而且还交换着熵。还交换着熵。机体的生命活动使熵增大机体的生命活动使熵增大*机体产生新的复杂的结构是熵减；机体产生新的复杂的结构是熵减；*细胞的死亡以及代谢过程不断将结构复杂的细胞的死亡以及代谢过程不断将结构复杂的生化物转化为简单小分子的角度是熵增。生化物转化为简单小分子的角度是熵增。n量子化学奠基人薛定谔在量子化学奠基人薛定谔在1956年出版的年出版的生生命是什么命是什么一书指出：一书指出：n“一个生命有机体不断地一个生命有机体不断地产生正的熵，产生正的熵，因此就势必接近具有极大熵值的危险状态，因此就势必接近具有极大熵值的危险状态，即死亡。即死亡。新陈代谢作用最基本的内容是有新陈代谢作用最基本的内容是有机体成功地使自身放出它活着时不得不产生的机体成功地使自身放出它活着时不得不产生的全部熵。全部熵。”问题探究问题探究2:汽车尾气中的主要污染物汽车尾气中的主要污染物NO和燃料不完全燃和燃料不完全燃烧所产生的烧所产生的CO，是现代城市中大气污染物的重要，是现代城市中大气污染物的重要来源。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来源。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来进行尾气处理：来进行尾气处理：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。已知在。已知在298K、100kPa的条件下的条件下H=-113.0kJ/mol,S=-145.3J/(molK)(1)分析该反应是否可能用于消除尾气中的分析该反应是否可能用于消除尾气中的NO气体气体?(2)已知汽车发动机内的温度高于已知汽车发动机内的温度高于2000K,能否设置一能否设置一个装置使该反应在汽车发动机中进行个装置使该反应在汽车发动机中进行?(3)要使该反应进行的最高温度是多少要使该反应进行的最高温度是多少?(假设反应焓变与熵变不随温度变化而变化假设反应焓变与熵变不随温度变化而变化)（1）HT S=113.0KJ/mol145.3J/(molK)298k10-3KJ/J=69.70，说明该反应在理论上是可行的，说明该反应在理论上是可行的，所以可用于消除汽车尾气中的所以可用于消除汽车尾气中的NO气体。气体。（2）当当T=2000K时，时，HT S=113.0KJ/mol145.3J/(molK)2000k10-3KJ/J=177.60，说明此反应不能在汽车发动机中，说明此反应不能在汽车发动机中进行。进行。（3）HT S=0时，时，T=H/S=113.0KJ/mol145.3J/(molK)10-3KJ/J=777.7K，即该反应能够进行的最高温度是即该反应能够进行的最高温度是777.7K。
