人教版高中化学：第二章2.4化学反应进行的方向课件人教选修4.ppt

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1、学习要求学习要求:1 1、理解能量判据、熵的概念、理解能量判据、熵的概念2 2、利用能量判据判断反应进行的、利用能量判据判断反应进行的 方向方向3 3、利用熵变判断反应进行的方向、利用熵变判断反应进行的方向2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一21、高山流水高山流水是一个自动进行的自然过程。是一个自动进行的自然过程。高处水一定会流到低处吗？高处水一定会流到低处吗？2、低处水可以流至高处么？、低处水可以流至高处么？3、在、在“低水高流低水高流”的过程中一旦外界停止做的过程中一旦外界停止做 功，该过程还能继续进行下去吗？功，该过程还能继续进行下去吗？可采取什么措施？可采取什么措施？思考

2、与交流思考与交流2021/8/9 星期一3CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 盐酸滴加到石灰石上盐酸滴加到石灰石上二氧化碳气体通入氯化钙溶液中二氧化碳气体通入氯化钙溶液中 2021/8/9 星期一4自发过程：在自发过程：在一定一定条条件件下，下，不需要外力作不需要外力作用用就能自动进行的过程；就能自动进行的过程；非自发过程：在非自发过程：在一定条件一定条件下，下，需持续借助人需持续借助人 为作用为作用才能进行的过程。才能进行的过程。【讨论】请尽可能多地列举你熟知的自发过程。2021/8/9 星期一5知识巩固：知识巩固：下列哪个过程非自发过程（下列哪个过程非自发过程（）(A)钠与水

3、反应：钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)H=368 kJ/mol(B)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H=-824 kJ/mol(C)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=571.6kJ/mol自发过程共同点自发过程共同点放热反应放热反应H0D（D）水由）水由低低处往处往高高处流处流2021/8/9 星期一6一、自发过程的能量判据一、自发过程的能量判据能量判据：能量判据：自发过程的体系取向于自发过程的体系取向于从高能状从高能状态转变为低能状态态转变为低能状态(这时体系会对外部做功这时体系会对外部

4、做功或释放热量或释放热量)，这一这一经验经验规律就是规律就是能量判据。能量判据。（释放热量或对外做功）（释放热量或对外做功）高能态高能态低能态低能态+能量能量能量判据又称焓判据，能量判据又称焓判据，即即HH0 0的反应有自的反应有自发进行的倾向发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。方向的判据之一。2021/8/9 星期一7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

5、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AC2021/8/9 星期一8练习练习2:知道了某过程有自发性之后知道了某过程有自发性之后，则则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？2021/8/9 星期一9N2O5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(

6、g)H=+74.9 kJ/mol自发进行的吸热反应自发进行的吸热反应自发反应一定要自发反应一定要H O？2021/8/9 星期一10判断下列过程中能量的变化情况：判断下列过程中能量的变化情况：1、冰、冰液态水液态水水蒸气水蒸气2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水吸热那么这些物质的规则性、有序性有没有改变呢？2021/8/9 星期一11以以“物体由高处自由下落物体由高处自由下落”为代表，为代表，探究自发过程中有哪些变化趋势。探究自发过程中有哪些变化趋势。2、混乱度趋于增加、混乱度趋于增加1、能量趋于降低、能量趋于降低2021/8/9 星期一12分析刚才两个自发过程中混乱度分析刚才两个自发过程中

7、混乱度的变化情况：的变化情况：1、冰、冰液态水液态水水蒸气水蒸气2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水混乱度混乱度2021/8/9 星期一13混乱度与熵混乱度与熵熵：熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数，符热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为号为S 体系的无序性越高，即混乱度越高，体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大熵值就越大2021/8/9 星期一14同一物质，气态时熵最大，同一物质，气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。液态时次之，固态时最小。归纳：归纳：2021/8/9 星期一15熵增熵增:在在密闭条件密闭条件下，体系有下，体系有由有序由有序自发地转变为无序自发地转变为无序的倾

8、向的倾向熵变熵变S：化学反应中要发生物质的化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。熵变。S=S产物产物S反应物反应物2021/8/9 星期一16二、自发过程的熵判据二、自发过程的熵判据熵判据：熵判据：在与外界隔离的体系中在与外界隔离的体系中，自发过程将，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫导致体系的熵增大，这一经验规律叫做做熵增原理熵增原理，是判断化学反应方向的，是判断化学反应方向的另一判据另一判据熵判据熵判据。2021/8/9 星期一17小结：自发过程的变化趋势小结：自发过程的变化趋势1、能量趋于降低：、能量趋于降低：2、混乱度趋于增

9、加、混乱度趋于增加（释放热量或对外做功）（释放热量或对外做功）高能态高能态低能态低能态+能量能量2021/8/9 星期一18 有些过程也是自发的，这当中有的与物质有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：但用焓判据却无法解释清楚，例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行两种理想气体的混合可顺利自发进行（1）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H2O2O2 H22021/8/9 星期一19（2）吸热的自发过程）吸热的自发过程 室温下冰块的融化；室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解；硝

10、酸盐类的溶解；常温常压下常温常压下N2O5的分解：的分解：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 2021/8/9 星期一20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，所以应两个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。个判据兼顾。由焓判据和熵判据组合成的复合判由焓判据和熵判据组合成的复合判 据将更适合于所有的过程。据将更适合于所有的过程。2021/8/9 星期一

11、21自发过程的变化趋势自发过程的变化趋势2、混乱度趋于增加、混乱度趋于增加1、能量趋于降低、能量趋于降低解释：室温时冰融化解释：室温时冰融化 10时水结冰时水结冰2021/8/9 星期一22化学反应的最终判据到底是什么呢？G=HT S复合复合判据（自由能变化）判据（自由能变化）当当 G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行当当 G=0时，平衡状态时，平衡状态自主学习：自主学习：P38科学视野科学视野2021/8/9 星期一23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

12、高温自发低温自发低温自发,高温不自发高温不自发 H 三、化学反应自发进行的方向三、化学反应自发进行的方向 G=HT S2021/8/9 星期一24温度对反自发性的情况温度对反自发性的情况 类类型型HSHTS反应的自发性反应的自发性1+2+34+永远是永远是在任何温度都是自发反在任何温度都是自发反应应永远是永远是+在任何温度下都是非自发在任何温度下都是非自发反应反应在高温在高温+在低温在低温在低温是自发反应在低温是自发反应在高温是非自发反应在高温是非自发反应在高温在高温在低温在低温+在低温是非自发反应在低温是非自发反应在高温是自发反应在高温是自发反应2021/8/9 星期一25练习练习3碳铵碳铵

13、(NH4)2CO3 在室温下就能在室温下就能自发自发地分解产地分解产生氨气，对其说法中正确的是生氨气，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，根据能量判据、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解不能自发分解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。A2021/8/9 星期一26练习练习4下列反应中，在下列反应中，在高温高温下不能自发进行的是下不能自发进行的是D.CO(g)C(s)1/2O2B.2N2

14、O5(g)4NO2(g)O2(g)A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增2021/8/9 星期一27一、自发过程的变化趋势一、自发过程的变化趋势1、能量趋于降低、能量趋于降低2、混乱度趋于增加、混乱度趋于增加二、化学反应自发进行的方向二、化学反应自发进行的方向2、物质的混乱度趋于增加、物质的混乱度趋于增加1、物质具有的能量趋于降低、物质具有的能量趋于降低 H(焓变焓变)0焓焓(H)判据判据熵熵(S)判据判据放热反应放热反应熵增原理熵增原理化学反化学反应进行的方向行的方向(小小结）注意：过程的自

15、发性只用于判断过程的方向，不注意：过程的自发性只用于判断过程的方向，不能确定是否一定会发生和过程发生的速率。能确定是否一定会发生和过程发生的速率。2021/8/9 星期一28影响因素：化学反应的方向 反应焓变 反应熵变共同影响吸热放热熵增熵减焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发HSG=HTS2021/8/9 星期一29规律方法总结规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系自发反应中的焓变和熵变的关系1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应一定能自发进行一定能自发进行2、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应、在温度、压力一定的条件

16、下，吸热的熵减少的反应一定不能自发进行一定不能自发进行3、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位殊，可能某一因素占主导地位4、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可能对反应的方向起决定性作用能对反应的方向起决定性作用5、无热效应的自发过程是熵增加的过程，、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想如两种理想气体的混合等。气体的混合等。2021/8/9 星期一301.下列说法不正确的是下列说法不正确的是A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，焓变是一个与反应能否

17、自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。多数的能自发进行的反应都是放热反应。B.在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。的混乱程度越大，熵值越大。C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关影响有关C典例剖析典例剖析 2021/8/9 星期一312.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.

18、(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D2021/8/9 星期一32 练习与探究练习与探究n1、下列说法正确的是、下列说法正确的是（）nA、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；自发的；nB、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；少或不变；nC、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；nD、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。n2、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是

19、（）nA、吸热反应；、吸热反应；B、放热反应；、放热反应；nC、熵增加反应；、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。、熵增加或者放热反应。CD2021/8/9 星期一33n3、下列说法正确的是、下列说法正确的是（）nA、放热反应一定是自发进行的反应；、放热反应一定是自发进行的反应；nB、吸热反应一定是非自发进行的；、吸热反应一定是非自发进行的；nC、自发进行的反应一定容易发生；、自发进行的反应一定容易发生；nD、有些吸热反应也能自发进行。、有些吸热反应也能自发进行。n4、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应 n2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）；n H=56.76kJ/m

20、ol，自发进行的原因是，自发进行的原因是 nA、是吸热反应；、是吸热反应；B、是放热反应；、是放热反应；nC、是熵减少的反应；、是熵减少的反应；nD、熵增大效应大于能量效应。、熵增大效应大于能量效应。DD2021/8/9 星期一34D6、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（）A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D.2CO(g)2C(s)O2(g)5、以下自发反应可用能量判据来解释的是、以下自发反应可用能量判据来解释的是()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/molD2021/8/9 星期一35