人教版化学选修四——化学反应进行的方向课件.ppt

自然界中有许多能自然而然发生的现象，自然界中有许多能自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，请同学们联系生活知识，列举一些能自发进行的例子？列举一些能自发进行的例子？越努力越幸运生活中的自发过程生活中的自发过程高高山山流流水水电电流流越努力越幸运生活中的自发过程生活中的自发过程高高山山流流水水高能状态高能状态高能状态高能状态低能状态低能状态低能状态低能状态水总是自发地从高处往水总是自发地从高处往水总是自发地从高处往水总是自发地从高处往低处流低处流低处流低处流有趋向于最低能有趋向于最低能有趋向于最低能有趋向于最低能量状态的倾向。量状态的倾向。量状态的倾向。量状态的倾向。利用水泵可将水从低处流向高处利用水泵可将水从低处流向高处越努力越幸运生活中的自发过程生活中的自发过程高电势状态高电势状态高电势状态高电势状态低电势状态低电势状态低电势状态低电势状态电流总是自发地从高电势电流总是自发地从高电势电流总是自发地从高电势电流总是自发地从高电势流向低电势流向低电势流向低电势流向低电势有趋向于最有趋向于最有趋向于最有趋向于最低电势状态的倾向。低电势状态的倾向。低电势状态的倾向。低电势状态的倾向。越努力越幸运NaNa投入投入H H2 2O O中中铁生锈铁生锈生活中的自发反应生活中的自发反应越努力越幸运Cu和和AgNO3反应反应NaOH和和HCl反应反应生活中的自发反应生活中的自发反应越努力越幸运自发过程：自发过程：在在在在一定条件一定条件一定条件一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程下，不借助外部力量就能自动进行的过程下，不借助外部力量就能自动进行的过程下，不借助外部力量就能自动进行的过程在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著显著显著显著程度程度程度程度，就称为自发反应。，就称为自发反应。，就称为自发反应。，就称为自发反应。如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？自发反应：自发反应：自发反应：自发反应：非自发过程：非自发过程：在一定条件下，需要持续外力作用才能维持进行的过程。在一定条件下，需要持续外力作用才能维持进行的过程。越努力越幸运越努力越幸运CuCu和和AgNOAgNO3 3反应反应NaOHNaOH和和HClHCl反应反应NaNa投入投入H H2 2O O中中铁生锈铁生锈Cu(s)+2AgNOCu(s)+2AgNO3 3(aq)=Cu(NO(aq)=Cu(NO3 3)2 2(aq)+2Ag(s)(aq)+2Ag(s)H=-181.75 kJH=-181.75 kJmolmol-1-1NaOH(aq)+HCl(aqNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H)=NaCl(aq)+H2 2O(l)O(l)H=-57.3 kJH=-57.3 kJmolmol-1-12Na(s)+2H2Na(s)+2H2 2O(l)=2NaOH(aq)+HO(l)=2NaOH(aq)+H2 2(g)(g)H=-636.1 kJH=-636.1 kJmolmol-1-1Fe(sFe(s)Fe Fe2 2O O3 3(aq(aq)H=-790.7 kJH=-790.7 kJmolmol-1-1自发反应自发反应共同点共同点放热反应放热反应 H0越努力越幸运二、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（焓判据）、能量判据（焓判据）能量判据（焓判据）能量判据（焓判据）自发过程的体系趋向于从自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态高能状态转变为低能状态（H H 0 0）。）。即即HH0 0的反应有自发进行的倾向。的反应有自发进行的倾向。多数多数能能自发自发进行的化学进行的化学反应反应是是放热放热反应反应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H H0 0焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。越努力越幸运注意：注意：（1 1）焓判据只能用于判断）焓判据只能用于判断过程的方向过程的方向，能否实现，能否实现要看具体条件；要看具体条件；（2 2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，行，与化学反应速率与化学反应速率无关。无关。（3 3）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素但不是唯一因素 越努力越幸运2N2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H H=+56.7kJ/mol=+56.7kJ/mol (NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)H H=+74.9 kJ/mol=+74.9 kJ/mol NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+CH(s)+CH3 3COOH(aq)=COCOOH(aq)=CO2 2(g)+CH(g)+CH3 3COONHCOONH4 4（aqaq）+H+H2 2O O（l l）；）；H H（298K298K）=37.3KJ/mol37.3KJ/mol结论：结论：H OH O有利于反应自发进行有利于反应自发进行 但自发反应不一定要但自发反应不一定要H OH O焓变是反应能否自发进行的一个因素焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。但不是唯一因素。自发反应一定要自发反应一定要H O H S(l)S(sS(g)S(l)S(s)。越努力越幸运2N2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H H=+56.7kJ/mol=+56.7kJ/mol(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)H H=+74.9 kJ/mol=+74.9 kJ/mol 思考:两个反应都是混乱度增大的反应。两个反应都是混乱度增大的反应。熵增，熵增，SS0 0，有利于自发反应，有利于自发反应这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？越努力越幸运1 1、同一物质状态改变：、同一物质状态改变：2 2、固体的、固体的溶解溶解过程、墨水过程、墨水扩散扩散过程和气体过程和气体扩散扩散过程。过程。3 3、反应过程中气体物质的量、反应过程中气体物质的量增多增多的反应。的反应。4.4.生成气体的反应。生成气体的反应。导致熵增导致熵增(S0）的一些因素的一些因素固态 液态 气态 熵增熵增熵增熵增熵增熵增熵增熵增越努力越幸运自发反应一定是熵增加的反应吗？自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2Al(s)+Fe2 2O O3 3(s)=Al(s)=Al2 2O O3 3(s)+2Fe(s)S=(s)+2Fe(s)S=39.35J39.35Jmolmol-1-1K K-1-1 结论：结论：S OS O，有利于反应自发进行，有利于反应自发进行，自发反应不一定要自发反应不一定要S OS O。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。铝热反应（铝热反应（SS0 0）也能自发反应。）也能自发反应。越努力越幸运CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)这个反应能否自发进行？这个反应能否自发进行？已知：已知：H H(298K)(298K)=+178.2KJ=+178.2KJmolmol-1-1,S S(298K)(298K)=+169.6J=+169.6Jmolmol-1-1K K-1-1总结：总结：自发过程的变化趋势自发过程的变化趋势 1.1.能量趋于降低能量趋于降低 2.2.混乱度趋于增加混乱度趋于增加 越努力越幸运美国物理化学家吉布斯美国物理化学家吉布斯 研究表明：在温度、压强一研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是方向的判据是 G=H-T S （G G 吉布斯自由能吉布斯自由能 T T 绝对温度绝对温度+)+)G=H-T S 0 反应能自发进行反应能自发进行 G=H-T S 0 反应不能自发进行反应不能自发进行 G=H-T S 0 反应达到平衡状态反应达到平衡状态反应进行方向的判断方法：反应进行方向的判断方法：越努力越幸运2 2、物质的混乱度趋于增加物质的混乱度趋于增加1 1、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 H0 H0 H0 S0 S0 S0 S0熵增原理熵增原理00 H0 S0S0高温下高温下反应自发进行反应自发进行H0 H0 S0S0所有温度下所有温度下反应不能自发进行反应不能自发进行H0 H0S0所有温度下所有温度下反应自发进行反应自发进行H0 H0 S0S0低温下低温下反应自发进行反应自发进行越努力越幸运1 1）H H+(aq)+OH(aq)+OH-(aq(aq)=H)=H2 2O O (l)(l)S=+80.7Jmol-1K-1放热放热放热放热熵增熵增熵增熵增吸热吸热吸热吸热熵减熵减熵减熵减放热放热放热放热熵减熵减熵减熵减吸热吸热吸热吸热熵增熵增熵增熵增2 2）TiOTiO2 2(s)+2Cl(s)+2Cl2 2(g)=TiCl(g)=TiCl4 4(l)+O(l)+O2 2(g)(g)H H=+161.9kJmol161.9kJmol-1-1 3 3）NHNH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)Cl(s)H H=-176.9kJmol176.9kJmol-1-1 S S=-38.4Jmol38.4Jmol-1-1KK-1-1S S=-284.3Jmol284.3Jmol-1-1KK-1-1S S=+169.6Jmol169.6Jmol-1-1KK-1-14 4）CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)应用判据解决问题应用判据解决问题 根据你根据你已有的知识和经验已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与是分析下列过程的焓变、熵变与是能否自发进行能否自发进行H H=+178.2kJmol178.2kJmol-1-1H=-57.3kJmol-1自发自发不自不自发发自发自发高温自发，高温自发，低温不自低温不自发发越努力越幸运 从“熵”的角度看世界薛定谔所著薛定谔所著生命是什么？生命是什么？“热力学第二定律是一个最深刻、最普遍的定律。它有着自身忧郁的美，象所有重要定律一样，引起人们的崇敬之情。”英国作家 C.P.Snow 正如“能”的观点被人们普遍接受一样，“熵”的观点也越来越多地被人们用来解释物理、化学、生命、信息、生活中的诸多行为与现象。越努力越幸运熵与环境熵与环境在环境学家看来熵增就是污染在环境学家看来熵增就是污染熵在其他领域的应用熵在其他领域的应用越努力越幸运衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度增大，当熵值达极大值时即死亡，增大，当熵值达极大值时即死亡，这是一个不可抗拒的自然规律。这是一个不可抗拒的自然规律。熵与生命：熵与生命：熵在其他领域的应用熵在其他领域的应用越努力越幸运