《2-4-化学反应进行的方向》课件5.ppt

1、第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向学习要求：学习要求：1、焓的概念、熵的概念、焓的概念、熵的概念2、利用焓变判断反应进行的方向、利用焓变判断反应进行的方向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一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应(1)、自发过程自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。自动进行的过程。(2)、自发反应自发反应：在给定的条件下，一个反应可以：在给定的条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。自发地进行到显著程度，就称为自发反应。1、生活中有许多自发过程和自发反应、生活中有许多

2、自发过程和自发反应(1)自然界中自然界中水水由由高处高处往往低处低处流，而不会自动从低处流，而不会自动从低处往高处流；往高处流；例如例如:(2)生活中生活中电流电流总是从总是从电位高电位高的地方向的地方向电位低电位低的地方的地方流动，其反方向也不会自动进行；流动，其反方向也不会自动进行；(3)生活中一般生活中一般 :冰块冰块在室温下会在室温下会融化融化；铁器铁器在潮湿在潮湿空气中会空气中会生锈生锈；甲烷甲烷和氧气的混合气体遇明火就和氧气的混合气体遇明火就燃烧燃烧，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。2:生活中大多数放热反应及过程是自发的生活中大多

3、数放热反应及过程是自发的(1)甲烷燃烧：甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=-802.3 kJ/mol(2)铁生锈：铁生锈：2Fe(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=-571.6 kJ/mol3:生活中少数吸热反应及过程也是自发的生活中少数吸热反应及过程也是自发的 (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)N2O5分解：分解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

4、H=+56.7kJ/mol (3)碳酸铵的分解：碳酸铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9 kJ/mol4:生活中还有少数既不吸热也不放热的过程也是自发的生活中还有少数既不吸热也不放热的过程也是自发的两种理想气体的混合两种理想气体的混合 等等二、自发过程和自发反应的外观特征二、自发过程和自发反应的外观特征:科学家们对大量的自然现象进行研究发现科学家们对大量的自然现象进行研究发现:自发过程的体系一般取向于自发过程的体系一般取向于从高能状态转变为低能状态从高能状态转变为低能状态;有时也有时也取向于取向于由有序转变为无序由有序转变为无序.由此可见由此可见

5、:降能降能或或熵增熵增是对应的自发过程和自发反应的外观特是对应的自发过程和自发反应的外观特征征.即即降能降能或或熵增熵增是引起自发过程和自发反应两大原因是引起自发过程和自发反应两大原因.熵熵是是表示体系的混乱程度的物理量表示体系的混乱程度的物理量.常用符号常用符号S表示表示,体系的体系的混乱程度越高混乱程度越高,其其熵值就越大熵值就越大.对于对于同一物质同一物质,在气态时熵最大在气态时熵最大,液态时次之液态时次之,固态时最小。固态时最小。熵变熵变即指即指体系的混乱程度的变化体系的混乱程度的变化.常用符号常用符号S表示表示.熵增熵增即指体系的混乱程度增大即指体系的混乱程度增大.三、化学反应进行方

6、向的判据三、化学反应进行方向的判据1、焓判据：、焓判据：自发过程的体系一般取向于自发过程的体系一般取向于从高能状态从高能状态转变为低能状态转变为低能状态(这时这时体系会对外部做功或释放热量体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是这一经验规律就是焓判据焓判据(即即:降能原则降能原则也即能量判据也即能量判据)2、熵判据：、熵判据：自发过程的本质自发过程的本质一般一般取向于取向于由有序转变由有序转变为无序，为无序，导致体系的导致体系的熵增大熵增大，这一经验规律叫做，这一经验规律叫做熵判据熵判据(即即:熵增原理熵增原理)，是反应方向判断的是反应方向判断的熵判据。熵判据。由于大多数放热反应及过程是

7、自发的由于大多数放热反应及过程是自发的,于是人们发现根据能量变化于是人们发现根据能量变化(降能原则降能原则)可判断化学反应进行的方向可判断化学反应进行的方向.这一经验规律就是这一经验规律就是焓判据焓判据 由于少数吸热反应及过程也是自发的由于少数吸热反应及过程也是自发的,于是人们发现根据于是人们发现根据焓判据焓判据 判断化学反应进行的方向是不全面的判断化学反应进行的方向是不全面的,有局限性有局限性.由于此类反应由于此类反应及过程一般及过程一般由有序转变为无序由有序转变为无序,于是人们根据这一经验规律找到于是人们根据这一经验规律找到了了熵判据熵判据.(即即根据体系的混乱程度可判断化学反应进行的方向

8、根据体系的混乱程度可判断化学反应进行的方向).人们于是又找到了人们于是又找到了吉布斯自由能判据吉布斯自由能判据.吉布斯自由能变化吉布斯自由能变化G=H-T S 将更适合于所有的过程将更适合于所有的过程,是最完整的是最完整的判据判据.G0的反应不能自发向右进行的反应不能自发向右进行,但可自发向左进行但可自发向左进行.当当H0时时,任何温度下任何温度下,反应一定自发反应一定自发向右向右进行进行当当H0,S0时时,任何温度下任何温度下,反应一定不能自发反应一定不能自发向右向右进行进行当当H0,S0,S0时时,在高温时在高温时,反应可能自发反应可能自发向右向右进行进行3.自由能判据自由能判据 最完整的

9、最完整的判据判据由于很多情况下由于很多情况下,简单地只用焓判据或熵判据其中的一个判简单地只用焓判据或熵判据其中的一个判据来判断同一个反应据来判断同一个反应,会出现相反的判断结果会出现相反的判断结果,这说明焓判据这说明焓判据和熵判据均不够科学和熵判据均不够科学,故应两个判据兼顾故应两个判据兼顾(1)在在讨论过程的方向讨论过程的方向时，时，指的是没有外界干扰时指的是没有外界干扰时体系的性质体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，。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。如水泵可以把水从低水位就可能出现相反的结果。如水泵可以把水从低水位升至高水位；用高温可使石灰石分解。实现后者的升

10、至高水位；用高温可使石灰石分解。实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。然是非自发性的。(2)过程的自发性只能用于判断过程的方向过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。如涂有防锈过程是否一定会发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。是相同的，但只有后者可以实现。四四.注意事项注意事项:五五.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

11、变和熵变的关系1、放热的自发过程可能是熵减小的过程放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、，如铁生锈、氢气燃烧等；氢气燃烧等；也可能是增加的过程或熵不变的过程也可能是增加的过程或熵不变的过程，如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。2、吸热的自发过程一定是熵增加的过程吸热的自发过程一定是熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程一定是熵增加的过程无热效应的自发过程一定是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。如两种理想气体的混合等。见学海导航见学海导航P37 例例1 及及 变式练习变式练习1 例例2 及及 变式练习变式练习

12、2习题习题1.2.3.4.7.8.例例1：下列过程是非自发性的是：下列过程是非自发性的是()A、水由高处向低处流、水由高处向低处流 B、天然气的燃烧、天然气的燃烧C、铁在潮湿空气中生锈、铁在潮湿空气中生锈 D、室温下水结成冰、室温下水结成冰例例2：碳酸铵：碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是产生氨气，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体，使体系、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。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，根据能量判据不能自发、碳

13、铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解分解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。DA例例3：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，凡是吸热反应都是、凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发性的。非自发性的。B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变减小或不变C、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。D、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。C 解析：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应解析：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反

14、应有些也是自发的；自发反应的熵不一定增大有些也是自发的；自发反应的熵不一定增大，可能，可能减少，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程减少，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。的方向，是否能实现还要看具体的条件。练习题：练习题：1、科学家根据体系存在着力图使、科学家根据体系存在着力图使_和和_的自然现象，提出了相互关联的的自然现象，提出了相互关联的_和和_，为最终解决上述问题提供了必，为最终解决上述问题提供了必要的理论根据。试分别举一例要的理论根据。试分别举一例_，_。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”焓判据焓判据熵判

15、据熵判据铁在潮湿空气中生锈铁在潮湿空气中生锈硝酸铵溶于水硝酸铵溶于水2、以下自发反应可用焓判据来解释的是、以下自发反应可用焓判据来解释的是()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/molD3、有关化学反应的说法，正确的是、有关化学反应的说法，正确的是()A、自发反应都是放热反应、自发反应都是放热反应B、自发反应都是熵增大的反应、自发反应都是熵增大的反应C、自发反应一定能实现、自发反应一定能实现D、非自发反应在一定条件下能实现、非自发反应在一定条件下能实现D