化学反应的方向备课.ppt

第一课时第一课时 化学反应的方向化学反应的方向第二单元第二单元化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度水往低处流水往低处流生生活活中中的的自自发发过过程程冰室温时溶解冰室温时溶解生活中的自发过程生活中的自发过程自然界中的自发过程体现了自然界中的自发过程体现了自然界变化的方向性自然界变化的方向性自发反应：自发反应：在在一定条件一定条件下，下，无需外界帮助无需外界帮助就能就能自动自动进行进行的反应的反应问题问题1 1：自然界中有许多自然而然发生的现象，物质间的自然界中有许多自然而然发生的现象，物质间的化学反应是否也能自然发生呢？请联系已学知识举例化学反应是否也能自然发生呢？请联系已学知识举例。(1)在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水；而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠。水；而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠。(2)2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；一、自发反应一、自发反应这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。注意：注意：(1)一定条件指：一定的温度和压强一定条件指：一定的温度和压强外界帮助可以是如通电、光照等。外界帮助可以是如通电、光照等。(2)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.（P42 P42 交流与讨论）交流与讨论）下列反应是室温能否自发进行？如能，写出相应的化学方程式1.水分解生成氢气和氧气的反应2.氯气与溴化钾溶液的反应3.乙烯与溴单质的反应4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应不能不能能能不不能能能能Cl2+2KBr=Br2+2KClC2H4+Br2 CH2BrCH2Br 1.C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O（l）H=-2217.5 kJ/mol 2.2Na(s)+Cl2=2NaCl(s)H=-2217822 kJ/mol 3.4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)H=-1648.4kJ/mol 4.H2(g)+F2(g)=2HF(g)H=-546.6kJ/mol下列反应在一定条件下能够自发进行，它们有哪些共同特征？化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程共同特点：共同特点：H0，即体系趋向于从高能，即体系趋向于从高能状态状态转变为低能状态转变为低能状态能量判据：体系趋向于从能量判据：体系趋向于从高能高能状态转变为状态转变为低能低能状态（状态（H 0）。）。对于化学反应而言，对于化学反应而言，绝大多数绝大多数的的放热反应放热反应能能自自发进行发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全多，反应越完全二、焓变与反应方向二、焓变与反应方向吸热过程的反应能否自发进行？吸热过程的反应能否自发进行？有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行在较高温度下则能自发进行思考：思考：如：如：1、硝酸铵溶于水、硝酸铵溶于水（P43 观察与思考？）观察与思考？）思考：上面的几个反应是吸热反应、那为什么还可思考：上面的几个反应是吸热反应、那为什么还可以自发的进行呢？以自发的进行呢？焓变（焓变（H）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素唯一因素。2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2o(l)NH4NO3(s)=NH4+(aq)+NO3-(aq)2、碳酸钙分解、碳酸钙分解混乱度混乱度自发过程趋向于最大混乱度的倾向。自发过程趋向于最大混乱度的倾向。三、熵变与反应方向三、熵变与反应方向研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因素行的另一因素体系的混乱度（熵体系的混乱度（熵S）熵：衡量一个体系熵：衡量一个体系混乱度混乱度的物理量叫做熵的物理量叫做熵 符号：符号：S S 单位：单位：JmolJmol-1-1KK-1-1 对于同一物质：对于同一物质：S（g）S（l）S（s）水的三态的熵水的三态的熵S（s）S（l）S（g）NHNH4 4NONO3 3(s)=NH(s)=NH4 4+(aq)+NO(aq)+NO3 3-(aq)(aq)2NH2NH4 4Cl(s)+Ba(OH)Cl(s)+Ba(OH)2 28H8H2 2O(s)=2NHO(s)=2NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)高温高温这些反应的这些反应的混乱度（熵）混乱度（熵）如何变化？如何变化？熵变：反应前后体系熵变：反应前后体系熵变：反应前后体系熵变：反应前后体系熵的变化熵的变化熵的变化熵的变化叫做反应的熵变叫做反应的熵变叫做反应的熵变叫做反应的熵变.用用用用S S表示。表示。表示。表示。S=SS=S生成物总熵生成物总熵生成物总熵生成物总熵S S反应物总熵反应物总熵反应物总熵反应物总熵 反应的反应的反应的反应的S S越大越大越大越大,越有利于反应自发进行越有利于反应自发进行越有利于反应自发进行越有利于反应自发进行熵判据：熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（度增加（度增加（度增加（S S0 0）。且）。且）。且）。且S S越大，越有利于反应自发进行。越大，越有利于反应自发进行。越大，越有利于反应自发进行。越大，越有利于反应自发进行。1.H2O(s)H2O(l)H2O(g)2.CaCO3=CaO(s)+CO2(g)3.NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)4.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)思考：判断下列过程的熵变是大于零还思考：判断下列过程的熵变是大于零还是小于零？是小于零？S0S0S0S00 S00 S00 S0一定自发一定自发H 0 H 0 S S 0 0一定非自发一定非自发H H 0 0 S S 0 0 或者或者或者或者 H 0 H 0 S0S0H-TS 00，一定非自发进行，一定非自发进行 0 0，一定自发进行，一定自发进行低温低温可行可行高温高温可行可行NHNH33(g)+HCl(g)(g)+HCl(g)NHNH44Cl(s)Cl(s)CaCOCaCO33(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO22(g)(g)研究表明：在温度、压强一定的条件下研究表明：在温度、压强一定的条件下与反应温与反应温度有关度有关吉布斯自由能判断反应自发进行的方向吉布斯自由能判断反应自发进行的方向 NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)H 0 S 0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H 0 S0判断这两个反判断这两个反应什么条件下应什么条件下自发进行自发进行G 0,自发进行自发进行G0，可逆反应，可逆反应G 0，非自发进行，非自发进行低温可行低温可行高温可行高温可行G=H-TS 1.H 0 该反应一定能自发进行；该反应一定能自发进行；如：如：Mg(s)+2HCl(aq)=MgCl2(aq)+H2(g)2.H 0，S0 该反应一定不能自发进行；该反应一定不能自发进行；如：如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3.H 0，S0，S0 该反应在较高温度下能自发进行该反应在较高温度下能自发进行如：如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)判断依据：判断依据：G=HT S 0 反应能自发进行反应能自发进行说出下列反应中的焓变，熵变，及自发性CO2(s)CO2(g)2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)2K(s)+2H2O(l)=2K+(aq)+2OH-(aq)+H2(g)Ag+(aq)+Cl-=AgCl(s)H 0 S0 自发自发H 0，S0 自发自发H 0 自发自发H 0，S0 自发自发下列反应中，熵减小的是下列反应中，熵减小的是D.2CO(g)2C(s)O2(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D练习练习1:A.凡是放热反应都是自发的，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小或不变 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练习练习2:下列说法正确的是（）C小结：小结：焓变和熵变对反应方向的共同影响焓变和熵变对反应方向的共同影响焓变和熵变对反应方向的共同影响焓变和熵变对反应方向的共同影响能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状态（能状态（H 0）。）。熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（状态，即混乱度增加（S0）。且）。且S越越大，越有利于反应自发进行。大，越有利于反应自发进行。1 1反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。能解决的问题了。注意注意2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时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，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。例如石墨经高温高压还是就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。可以变为金刚石的。