人教版高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 第四节 难容电解质的溶解平衡精品课件 新人教选修4.ppt

第二章 化学反应速率和化学平衡第四节 化学反应进行的方向2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一2化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡?2021/8/9 星期一3一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应1 1、自发过程：、自发过程：在一定条件下不需要外力在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。作用就能自动进行的过程。自发过程的特征：自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。必须借助外界做功；具有做功的本领。2 2、自发反应：、自发反应：在给定的一组条件下，一在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。称为自发反应。2021/8/9 星期一41 1、生活中的自发过程、生活中的自发过程(1)(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；从低处往高处流；(2)(2)生活中电流总是从电位高的地方向电位低生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向也不会自动进行；的地方流动，其反方向也不会自动进行；(3)(3)生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。其逆过程就是非自发的。2021/8/9 星期一52、放热的自发反应、放热的自发反应(1)甲烷燃烧：甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=-802.3 kJ/mol(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol2021/8/9 星期一63 3、吸热的自发过程、吸热的自发过程 (1)(1)室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。都是自发的吸热过程。(2)N(2)N2 2O O5 5分解：分解：2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H=+56.7 kJ/molH=+56.7 kJ/mol(3)(3)碳铵的分解：碳铵的分解：(NH(NH4 4 )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)H=+74.9 kJ/molH=+74.9 kJ/mol4 4、既不吸热也不放热的自发过程、既不吸热也不放热的自发过程两种理想气体的混合等两种理想气体的混合等2021/8/9 星期一7说明说明：(1)(1)自然界中水由高处往低处流是自发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，其逆向是非气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。自发反应。(2)(2)自发过程和自发反应可被利用来完成自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器有用功。如向下流动的水可推动机器 ，甲烷，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气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。燃烧反应设计成燃烧电池等。(3)(3)非自发过程要想发生，则必须对它做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。电可将水分解生成氢气和氧气。2021/8/9 星期一8二、化学反应进行方向的判据二、化学反应进行方向的判据1 1、能量判据：、能量判据：自发过程的体系取向于从高能自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功这时体系会对外部做功或释放热量或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。，这一经验规律就是能量判据。2 2、熵判据：、熵判据：自发过程的本质取向于由有序转自发过程的本质取向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是反应方向判断的熵判据。律叫做熵增原理，是反应方向判断的熵判据。2021/8/9 星期一9(2)(2)在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。熵越大，排列越无序熵越大，排列越无序(3)(3)同一物质，同一物质，S Sg g S Sl l S Ss s。说明：说明：(1)(1)自发过程取向于最低能量状态的倾向自发过程取向于最低能量状态的倾向(即即能量判据能量判据)；自发过程取向于最大混乱度的倾向；自发过程取向于最大混乱度的倾向(即即熵判据熵判据)。(4)(4)结构相似的同一类型的物质，结构相似的同一类型的物质，M M越大，越大，S S越大。越大。(5)(5)相对分子质量相同的不同物质，结构越大，相对分子质量相同的不同物质，结构越大，S S越大。越大。2021/8/9 星期一10物质的混乱度趋于增加物质的混乱度趋于增加物质具有的能量趋于降低物质具有的能量趋于降低 H H(焓变焓变)S S(熵变熵变)0)0焓焓(H H)判据判据熵熵(S S)判据判据放热反应放热反应焓变焓变熵变熵变化学反应能否自发进行化学反应能否自发进行自发进行自发进行不自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断不能定性判断不能定性判断 H H00 H H000 H H00 S S00 S S00 S S00 S S00熵增原理熵增原理003 3、能量判据和熵判据的应用、能量判据和熵判据的应用判断反应进行的方向判断反应进行的方向2021/8/9 星期一11很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一很多情况下，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，个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个所以应两个判据兼顾。由能量判据判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础以焓变为基础)和熵判据组和熵判据组合成的复合判据合成的复合判据(吉布斯自由能变吉布斯自由能变G)G)将更适合于将更适合于所有的过程。所有的过程。2021/8/9 星期一12信息：信息：体系体系吉布斯自由能变化吉布斯自由能变化（G G ）综合考）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：虑了焓变和熵变对反应体系的影响：G=G=H-H-T T S S（为热力学温度，均为正值）。在为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒温、恒压恒压下，用下，用 G G判断化学反应在该状况时自发进行判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（的方向显得更为科学（当当 G G 0 0时可自发进行时可自发进行）。）。请阅读所给信息，然后回答问题请阅读所给信息，然后回答问题反应在该状况下能反应在该状况下能否自发进行否自发进行自发进行自发进行不自发进行不自发进行低温时低温时,高温时高温时低温时低温时,高温时高温时低温不自发低温不自发,高温自发高温自发低温自发低温自发,高温不自发高温不自发 H H 2021/8/9 星期一13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。如水泵可以把水从低水位升可能出现相反的结果。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。实现后者的先至高水位；用高温可使石灰石分解。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。是非自发性的。过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确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。如涂有定过程是否一定会发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程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。的自发性是相同的，但只有后者可以实现。2021/8/9 星期一14例例1 1：下列过程是非自发性的是：下列过程是非自发性的是()()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、室温下水结成冰例例2 2：碳铵：碳铵(NH(NH4 4)2 2COCO3 3 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 A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。大。B B、碳铵分解是因为外界给予了能量、碳铵分解是因为外界给予了能量C C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解、碳铵分解是吸热反应，根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。DA2021/8/9 星期一15例例3 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性的。非自发性的。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小或不变减小或不变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。C 例例4 4：知道了某过程有自发性之后，则：知道了某过程有自发性之后，则()()A.A.可判断出过程的方向可判断出过程的方向B.B.可确定过程是否一定会发生可确定过程是否一定会发生C.C.可预测过程发生完成的快慢可预测过程发生完成的快慢D.D.可判断过程的热效应可判断过程的热效应A2021/8/9 星期一16例题5：已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：C(金刚石、s)+O2(g)CO2(g)H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g)CO2(g)H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程C.石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低A C2021/8/9 星期一17例题例题6 6：下列反应中，在高温下不能自发进行的是：下列反应中，在高温下不能自发进行的是D.CO(g)D.CO(g)C(s)C(s)1/2O1/2O2 2B.2NB.2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)A.(NHA.(NH4 4)2 2COCO3 3(s)(s)NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)C.MgCOC.MgCO3 3(s)(s)MgO(s)MgO(s)COCO2 2(s)(s)D D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增2021/8/9 星期一18