第二章第四节化学反应进行的方向(公开课)(精品).ppt

感谢您的关注！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；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；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；墨水扩散；墨水扩散；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；火柴棒散落等。火柴棒散落等。火柴棒散落等。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？能量由高到低能量由高到低自发过程：自发过程：在一定条件在一定条件下，不需要外力作用就能下，不需要外力作用就能自动进行的过程；自动进行的过程；非自发过程：非自发过程：在一定条件在一定条件下，下，需持续借助人为作用需持续借助人为作用才能进行的过程。才能进行的过程。化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程(1)钠与水反应：钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)H=368 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=571.6kJ/mol共同点共同点放热反应放热反应H0一、自发过程的能量判据一、自发过程的能量判据能量判据：自发过程的体系取向于从能量判据：自发过程的体系取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(这时体系这时体系会对外部做功或释放热量会对外部做功或释放热量)，这一经，这一经验规律就是能量判据。验规律就是能量判据。能量判据又称能量判据又称焓判据焓判据，即即H H0 0的反应有自发进行的倾向的反应有自发进行的倾向，焓判，焓判据是判断化学反应进行方向的判据是判断化学反应进行方向的判据之一。据之一。练习练习1已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：式为：C(金刚石、金刚石、s)+O2(g)CO2(g)H1395.41kJ/mol C(石墨、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石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低A C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.可判断出过程的方向可判断出过程的方向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.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.可判断过程的热效应可判断过程的热效应A练习练习2深入思考深入思考 在一定条件下，化学反应一在一定条件下，化学反应一定不能向着吸热的方向自发进行定不能向着吸热的方向自发进行吗吗？试举出反例：试举出反例：Ba(OH)2(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g)H=+56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9kJ/molNH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+H2O(l)+CH3COONH4(aq)H+37.3 KJmol-1-以下都为自发反应以下都为自发反应是什么因素促使某些吸热反应也能自发进行是什么因素促使某些吸热反应也能自发进行呢？呢？深入思考深入思考墨水滴入水中墨水滴入水中气体的扩散气体的扩散固体的溶解固体的溶解有序有序混乱混乱讨讨与与流流交交论论一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？下课铃一响教室里会怎样？下课铃一响教室里会怎样？你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？克克克克劳劳劳劳修修修修斯斯斯斯（德德德德国国国国）二、熵（二、熵（S）：）：1.描述体系混乱度的物理量描述体系混乱度的物理量 2.符号：符号：S 单单位：位：Jmol-1K-1 3.大小判据：大小判据：（1）物物质质的的混混乱乱度度：体体系系混混乱乱度度越越大大，熵熵值值越越大；大；（2）同一条件：不同物）同一条件：不同物质质的的熵值熵值不同；不同；（3）物质的存在状态：）物质的存在状态：S(g)S(l)S(s)。CHCH4 4OO2 2COCO2 2H H2 2NHNH3 3186.15186.15205.03205.03214214130130192192H H2 2O(l)O(l)HNOHNO3 3(l)(l)BrBr2 2(l)(l)69.969.9156156152152NaClNaClFeFe金刚石金刚石金刚石金刚石SiOSiO2 2CuOCuO72.172.127.327.32.42.441.8441.8442.742.7标准状况下：标准状况下：1mol不同物质的熵不同物质的熵S(Jmol-1K-1)4.反反应熵变应熵变:反反应产应产物的物的总熵总熵与反与反应应物物总熵总熵之差之差 (1)符号：符号：S (2)表达式表达式:S=S(生成物生成物)S(反反应应物物)(3)正正负负判断：判断：气体体气体体积积增大的反增大的反应应，S0,熵熵增加反增加反应应 气体体气体体积积减小的反减小的反应应，S0,熵熵减小反减小反应应 练习：判断下列反应熵变大小：练习：判断下列反应熵变大小：1、N2+3H2=2NH3 2、2C+O2=2CO3、CaCO3=CaO+CO2S0S0S0N2O5分解：分解：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H=+56.7kJ/mol碳铵的分解：碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9 kJ/mol自发进行的吸热反应自发进行的吸热反应总结：即即S0（熵增）（熵增）的反应有自发进的反应有自发进行的倾向行的倾向熵熵判据也是判断化学反应进行方向的判据判据也是判断化学反应进行方向的判据之一。之一。在一定温度和压强下，化学反应一定在一定温度和压强下，化学反应一定不能向着熵减少的方向自发进行吗？不能向着熵减少的方向自发进行吗？交流交流研讨研讨S=-284.3-284.3J Jmolmol-1-1K K-1-1S=-31.7-31.7J Jmolmol-1-1K K-1-1NHNH3 3(g)+(g)+HCl(gHCl(g)=NH)=NH4 4Cl(s)Cl(s)AgAg+(aq)+Cl(aq)+Cl-(aq(aq)=)=AgCl(sAgCl(s)因此要正确判断一个化学反应能否自发进行因此要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须必须综合考虑综合考虑反应的反应的焓变焓变H H和熵变和熵变S S美国物理化学家吉布斯美国物理化学家吉布斯 G=G=H-TH-TS S（为热力学温度，均为正值为热力学温度，均为正值）吉布斯自由能变化吉布斯自由能变化G G自由能变化自由能变化G G综合考虑了焓变和熵变对体系的影响综合考虑了焓变和熵变对体系的影响当当G0G0G0时，反应为非自发反应时，反应为非自发反应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非自发进行非自发进行低温时低温时,高温时高温时低温时低温时,高温时高温时低温非自发低温非自发,高温自发高温自发低温自发低温自发,高温非自发高温非自发 H H G=G=H-TH-TS S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)C(s)1/2O2B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增碳铵碳铵(NH4)2CO3 在室温下就能自发地在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是分解产生氨气，对其说法中正确的是A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。体，使体系的熵增大。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、碳铵分解是吸热反应，根据能量判、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解据不能自发分解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。A1、科学家根据体系存在着力图、科学家根据体系存在着力图使使_和和_的自然现象，的自然现象，提出了相互关联的提出了相互关联的_和和_，为最终解决上述问，为最终解决上述问题提供了必要的理论根据。试题提供了必要的理论根据。试分别举一例分别举一例_，_。自身能量趋于自身能量趋于“最低最低”“有序有序”变为变为“无序无序”能量判据能量判据熵熵判据判据铁在铁在潮湿空气中生锈潮湿空气中生锈硝酸铵溶于水硝酸铵溶于水2、以下自发反应可用能量判据来解释、以下自发反应可用能量判据来解释的是的是()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=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-571.6 kJ/molD3：下列说法正确的是：下列说法正确的是()A、凡是放热反应都是自发的，凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发性的。由于吸热反应都是非自发性的。B、自发反应一定是熵增大，非自自发反应一定是熵增大，非自 发反应一定是熵减小或不变发反应一定是熵减小或不变C、自发反应在恰当条件下才能自发反应在恰当条件下才能 实现。实现。D、自发反应在任何条件下都能自发反应在任何条件下都能 实现。实现。C 4 4、自发进行的反应一定、自发进行的反应一定是是（）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。D DCompany Logo 5、某化学反应其、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，则此反应在下列哪种情况下可自发进行自发进行 ()A在任何温度下都能自发进行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在任何温度下都不能自发进行行 C仅在高温下自发进行仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行仅在低温下自发进行A2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03 kJmol-1S=494.4 Jmol-1K-1CO(g)=C(s,石墨石墨)+1/2O2(g)H=110.5 kJmol-1S=-89.36 Jmol-1K-16.6.判断下列反应能否自发判断下列反应能否自发进行进行影响因素：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结结总总识识知知温度温度