化学反应进行的方向 (3).ppt
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1、关于化学反应进行的方向 (3)1现在学习的是第1页,共41页1.1.初步了解焓变、熵变与化学反应进行的方向的关系。初步了解焓变、熵变与化学反应进行的方向的关系。2.2.应用焓变和熵变解释日常生产生活中的现象。应用焓变和熵变解释日常生产生活中的现象。 2现在学习的是第2页,共41页3现在学习的是第3页,共41页1.1.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;2.2.墨水扩散,食盐溶解于水墨水扩散,食盐溶解于水;生活中的自发过程生活中的自发过程3.3.生活中,一般在室温下,冰块会融化;铁器暴露在潮湿的空气生活中,一般在室温下,冰块会融化;铁器暴露在潮湿的空气中会生锈;甲烷和氧气
2、的混合气体遇明火就燃烧,这些过程都是中会生锈;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,其逆过程就是非自发的。自发的,其逆过程就是非自发的。4现在学习的是第4页,共41页在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程。程。自发过程的特征:自发过程的特征:在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。有明确的方向性,具有做功的本领。要逆有明确的方向性,具有做功的本领。要逆转必须借助外界做功。转必须借助外界做功。1.1.自发过程自发过程: :2.2.自发反应自发反应: :5现在学习的是第5页,共41页一、自发
3、过程的能量判据一、自发过程的能量判据能量判据:能量判据: 自发过程的体系倾向于从高能状态转变为低能状态自发过程的体系倾向于从高能状态转变为低能状态( (这时体这时体系会对外部做功或释放热量系会对外部做功或释放热量) )。 能量判据又称焓判据,即能量判据又称焓判据,即H0 0的反应有自发进行的倾的反应有自发进行的倾向,焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。向,焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。6现在学习的是第6页,共41页(1)(1)甲烷燃烧:甲烷燃烧:CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(g) O(g) H=-802
4、.3 kJ/mol=-802.3 kJ/mol(2)(2)铁生锈:铁生锈:2Fe(s)+3/2O2Fe(s)+3/2O2 2(g)=Fe(g)=Fe2 2O O3 3(s) (s) H=-824 kJ/mol=-824 kJ/mol(3)(3)氢气和氧气反应:氢气和氧气反应:2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l) O(l) H=-571.6 kJ/mol=-571.6 kJ/mol放热的自发反应放热的自发反应7现在学习的是第7页,共41页二、自发过程的熵判据二、自发过程的熵判据1.1.混乱度和熵混乱度和熵 表示体系的不规则或无序状态。表示体系的不规则或无
5、序状态。 混乱度的增加意味着体系变得更加无序。混乱度的增加意味着体系变得更加无序。科学家常用熵来度量这种混乱(或有序)的程度。科学家常用熵来度量这种混乱(或有序)的程度。 注意注意 同一物质,在气态时熵最大,液态时次之,固态时最小。同一物质,在气态时熵最大,液态时次之,固态时最小。8现在学习的是第8页,共41页2.2.熵判据熵判据 在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这一经验规律叫做熵增原理,是判断化学反应方向的另一判这一经验规律叫做熵增原理,是判断化学反应方向的另一判据据熵判据。熵判据。有序排列的火柴变有序排列的火柴变为无序的排
6、列为无序的排列. .9现在学习的是第9页,共41页下列过程吸热,为什么可以自发进行?下列过程吸热,为什么可以自发进行?(1)(1)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。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。(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/mol=+56.7 kJ/mol(3)(3)碳酸铵的分解:碳酸铵的分解:(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3
7、 3(g) (g) H=+74.9 kJ/mol=+74.9 kJ/mol上述过程都是熵增过程,故可以自发进行。上述过程都是熵增过程,故可以自发进行。10现在学习的是第10页,共41页焓判据和熵判据的应用焓判据和熵判据的应用1.1.由焓判据知:放热过程(由焓判据知:放热过程(H0 0)常常是容易自发进行)常常是容易自发进行的;的;2.2.由熵判据知:熵增加(由熵判据知:熵增加(S0 0)的过程是自发进行的;)的过程是自发进行的;3.3.很多情况下,简单地只用其中一个判据去判断同一个反很多情况下,简单地只用其中一个判据去判断同一个反应,可能会出现相反的判断结果,所以我们应兼顾两个判应,可能会出现
8、相反的判断结果,所以我们应兼顾两个判据。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据据。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据自由能自由能将更适合于所有的反应过程。将更适合于所有的反应过程。11现在学习的是第11页,共41页1.1.体系自由能变化(符号体系自由能变化(符号G,单位为,单位为kJ/molkJ/mol) G= =H-T-TS2.2.反应进行方向的判断方法(恒温、恒压)反应进行方向的判断方法(恒温、恒压) G = =H-T-TS0 (0 (即即H0,0,S0)0)反应能自发进行。反应能自发进行。 G = =H-T-TS=0 =0 反应达到平衡状态。反应达到平衡状态。
9、 G = =H- -T TS0 (0 (即即H0,0,S0)0)反应不能自发进行。反应不能自发进行。 三、焓变与熵变对反应方向的共同影响三、焓变与熵变对反应方向的共同影响12现在学习的是第12页,共41页 当当H0, 0, S0 ,0 ,或或H0 ,0 ,S0 0 时时, ,反应是否自发进行反应是否自发进行与温度有关,一般低温时以焓变影响为主,高温时,以熵变影响与温度有关,一般低温时以焓变影响为主,高温时,以熵变影响为主,而温度影响的大小要依据为主,而温度影响的大小要依据H、S的具体数值而定。的具体数值而定。NHNH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s) C
10、l(s) H0 0 S0 0CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)H0 0 S0 0低温可行低温可行高温可行高温可行判断这两个反应什么条件下能自发进行判断这两个反应什么条件下能自发进行13现在学习的是第13页,共41页1.1.自发反应一定能发生反应,而非自发反应一定不能发生反应吗?自发反应一定能发生反应,而非自发反应一定不能发生反应吗?提示:提示:自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向,而这个过程是否一定会发生则不能确定。如进行的倾向,而这个过程是否一定会发生则不能确定。如碳的燃烧
11、是一个自发反应,但要想发生反应,需借助外界碳的燃烧是一个自发反应,但要想发生反应,需借助外界条件点燃才能发生。条件点燃才能发生。14现在学习的是第14页,共41页2.2.放热反应是否都能自发进行?吸热反应是否都不能自发进放热反应是否都能自发进行?吸热反应是否都不能自发进行?行?提示:提示:(1 1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。)多数能自发进行的化学反应是放热反应。例如:酸碱中和反应。例如:酸碱中和反应。(2)(2)有些吸热反应也能自发进行。有些吸热反应也能自发进行。例如:例如:NHNH4 4HCOHCO3 3(s) = NH(s) = NH3 3(g)+H(g)+H2 2O(g)+CO
12、O(g)+CO2 2(g)(g) H=+185.57 kJmol=+185.57 kJmol-1-1。(3 3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行,但在)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。较高温度下则能自发进行。例如:例如:CaCOCaCO3 3的分解反应。的分解反应。15现在学习的是第15页,共41页3.3.熵增的反应是否都能自发进行?熵减的反应是否都不能熵增的反应是否都能自发进行?熵减的反应是否都不能自发进行?自发进行?提示:提示:(1 1)许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。)许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。例如例如:2H2H2 2O
13、 O2 2(aq) = 2H(aq) = 2H2 2O(l)+OO(l)+O2 2(g)(g)。(2 2)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行,但在较高温)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行。度下可以自发进行。例如:例如:CaCOCaCO3 3(s s)= CaO= CaO(s s)+CO+CO2 2(g g)。)。(3 3)铝热反应是熵减的反应,它在一定条件下也可以自发)铝热反应是熵减的反应,它在一定条件下也可以自发进行。进行。例如:例如:2Al(s)+Fe2Al(s)+Fe2 2O O3 3(s)= Al(s)= Al2 2O O3 3(s)+2Fe(
14、s)(s)+2Fe(s)。16现在学习的是第16页,共41页4.4.试比较试比较H H2 2O O(s s)、)、H H2 2O O(l l)、)、H H2 2O O(g g)的熵的大小。)的熵的大小。提示:提示:同种物质不同状态时,体系的混乱度越大,其熵也越大,同种物质不同状态时,体系的混乱度越大,其熵也越大,因此水的三种状态的熵的大小为因此水的三种状态的熵的大小为S SH H2 2O(g)O(g)S SH H2 2O(l)O(l)S SH H2 2O(s)O(s)。17现在学习的是第17页,共41页【典例【典例1 1】(双选)下列说法不正确的是】(双选)下列说法不正确的是( )( )A.A
15、.体系有序性越高,熵值就越低体系有序性越高,熵值就越低B.B.自发过程将导致体系的熵增大自发过程将导致体系的熵增大C.C.吸热反应不可以自发进行吸热反应不可以自发进行D.D.同种物质气态时熵值最大同种物质气态时熵值最大【自主解答】【自主解答】选选B B、C C。18现在学习的是第18页,共41页【典例【典例2 2】(】(20102010广州高二检测)下列关于判断过程的方向的说广州高二检测)下列关于判断过程的方向的说法正确的是法正确的是( )( )A.A.所有自发进行的化学反应都是放热反应所有自发进行的化学反应都是放热反应B.B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石的过程是自发过程高温高压下可以使石
16、墨转化为金刚石的过程是自发过程C.C.由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程的过程D.D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同【自主解答】【自主解答】选选C C。19现在学习的是第19页,共41页1.1.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,就可能出现相反的结果。果允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。2.2.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过程的自发性只
17、能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定发生和过程发生的速率。定发生和过程发生的速率。注意注意20现在学习的是第20页,共41页21现在学习的是第21页,共41页 知识点一:自发过程和自发反应知识点一:自发过程和自发反应1.1.下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是( )( )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【解析】【解析】选选D D。自然界中水由高处向低处流;天然气的燃。自然界中水由高处向低处流;天然气的燃烧;铁在潮湿空气中生锈;室温下冰的融化,都是自发过烧;铁在潮湿空
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