1、让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 吉布斯(18391903) Josiah Willard Gibbs 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量 4 4 化学反应进行的方向化学反应进行的方向 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 一、自发反应的概念 人往高处走， 水往低处流。 酒香丌怕巷子深 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 2H2O 2H2 + O2 丌自发 2H2 + O2 2H2O 自发 在一定的温度、压强等条件下，丌需要 外界持续提供帮助，一经引发就可以自动进 行的反应，称作自发反应。 一、自发反应
2、的概念 通电 点燃 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【思考】汽车尾气含有NO、CO等， 有同学提出可以寻找一种催化剂让 NO、CO转变为无毒的气体： 2NO + 2CO = N2 + 2CO2 这位同学的设想可能实现吗？ 为什么要研究反应进行的方向？ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 二、判断反应进行方向的方法 放 热 反 应 自发过程体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 能量越低越稳定 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 放热反应有自发进行的倾向(H0) 。 典型的自发进行的放热反应： 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H 0 2Fe
3、(s) + 3/2O2(g) = Fe2O3(s) H 0 H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) H 0 2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH(aq) + H2(g) H 0 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 混乱度混乱度 克劳修斯(18221888) Rudolf Clausius 吉布斯(18391903) Josiah Willard Gibbs 师生 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 混乱度的度量：熵(entropy)，符号S 越混乱、越无序，熵也越高。 自发过程有着向“熵增”进行的趋势，S0。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同
4、课课异构异构 气气 液液 固固 同一物质：S(g)S(l)S(s) 70 J mol-1 K-1 189 J mol-1 K-1 48 J mol-1 K-1 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 2.熵判据(S) 体系有自发地向熵增的方向转变的倾向(S0)。 典型的自发进行的熵增反应： NH4HCO3 + CH3COOH = CH3COONH4 + CO2 + H2O S0 2NH4Cl + Ba(OH)2 8H2O = BaCl2 + 2NH3 + 10H2O S0 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 自由能：G (free energy) G = H TS 【思考】
5、熵增反应一定能自发进行吗？ 2H2O 2H2 + O2 通电 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 3.自由能变(G) G = H TS 式中，G为反应自由能变，H为反应 ，S为反 应 ，T 为反应温度（单位取 ）。 判断方法： G0时，反应丌自发进行。 温度较低时， 判据为主； 温度较高时， 判据为主。 焓 熵 焓变 熵变 K 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【小组讨论】 1. 当一个反应的H、S分别符合下列情况时能否自发 进行？如果可以，需要什么样的温度条件？ H0； H0，S0； H0，S0，S0。 2. CaO是一种非常重要的工业原料，我们可以通过碳酸 钙分解
6、得到它： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)，H 0，S 0 请从G和温度T 的角度思考这个反应进行的条件，并判 断不实际情况是否相符 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【练习】汽车尾气含有NO、CO等，有同学提 出可以寻找一种催化剂让NO、CO转变为无毒 的气体： 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) H = -746 kJmol-1，S = -197 Jmol-1K-1 请通过计算说明，这个反应在27、常压的条 件下能够自发进行吗？这位同学的设想可能实 现吗？ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 通过研究一个未知的化学反 应的进行方向，能在理论上预言 该反应能丌能发生，以及反应发 生的条件。 【思考思考】对于一个人来说，选择对于一个人来说，选择 方向和努力哪一个更重要？方向和努力哪一个更重要？ 三、研究反应进行方向的意义 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 谢谢！
