化学反应进行的反应.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,寻找反应能否自发进行的判据,第二章 第四节化学反应进行的方向,我们已经知道工业上可以用焦炭还原氧化铁得到金属铁：,3C+2Fe,2,O,3,4Fe+3CO,2,但是金属铝冶炼时，却是用电解熔融氧化铝的方法：,2Al,2,O,3,4Al+3O,2,能不能也用焦炭还原氧化铝得到金属铝呢？,3C+2Al,2,O,3,4Al,+3CO,2,?,Na,3,AlF,6,寻找反应能否自发进行的判据,水总是自发地由高处往低处流,自然界中有许多自然而然的现象发生，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的例子？,自然界中水总是从高处往低处流；,电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；,铁制容器暴露在潮湿空气中会自发生锈；,室温下冰块会自发融化；,品红滴入水中会自发扩散；,食盐放入水中会自发溶解；,酸碱混合会自发中和。,火柴盒中的火柴棒散落出来,会自发混乱,等；,思,与,题,问,考,电流,自发反应：在,一定条件,下，,不,需外界持久帮助就,能,自动,进行的反应，称为自发反应。,自发过程：在,一定条件,下，,不,借助外部力量就能,自动,进行的过程。,阅读课本,P,34,交流与讨论举例说明,什么是自发反应？,一、自发过程和自发反应,如何判断一个反应过程能否自发进行呢？,2Na(s)+2H,2,O(l)=2NaOH(aq)+H,2,(g),H,=,368 kJmol,-1,4Fe(OH),2,(s)+O,2,(g)+2H,2,O(l)=4Fe(OH),3,(s),H,=,444.3 kJmol,-1,NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H,2,O(l),H,=,57.3 kJmol,-1,H,2,(g)+F,2,(g)=2HF(g),H,=,546.6 kJmol,-1,上述这些,反应在,一定条,的,件下,都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？,二、判断化学反应方向的依据,能量判据：,体系趋向于从,高能状态,转变为,低能,状态,(,H,0),。,对于化学反应而言，放热过程中体系能量降低，因此有,自发,进行的倾向，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。,共同特点：,H,O,即放热反应一般能自发进行,放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，,H,O,有利于反应自发进行。,1.,能量判据（焓判据）,反应物的总能量,高,生成物的总能量,低,放热反应,H,0,在日常生活中，由长期积累的经验而总结得到一条经验规律能量判据（焓判据）：,体系趋向于从,高能状态,转变为,低能状态,（这时体系会对外做功或者释放热量,H,0）。,思考：是不是所有自发进行的化学,反应都是放热的呢？,思,与,题,问,考,(NH,4,),2,CO,3,(s),NH,4,HCO,3,(s)+,NH,3,(g),H,0,NH,4,HCO,3,(s),NH,3,(g)+H,2,O(l)+CO,2,(g),H,0,不是,结论：,H,O,有利于反应自发进行，,但自发反应不一定都要,H,O,2NH,4,Cl(s)+Ba(OH),2,8 H,2,O(s),NH,3,(g)+BaCl,2,(aq)+10H,2,O(l),焓变只是判断反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。,思,与,察,观,考,有序,混乱,讨,与,流,交,论,阅读教材,p,35,火柴散落过程混乱度如何变化？,从混乱度角度分析它为什么可以自发发生？,即在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，,即熵增加（,S,0,）,有利于自发进行。,2,、熵判据,在化学上用熵,(,符号,S),来量度这种混乱,(,或无序,),的程度。,增大,混乱程度越大越稳定,1,、同一物质气态时熵值,最大,，液态,较小,，固态时,最小,。,2,、固体的,溶解,过程、品红,扩散,过程和气体,扩散,过程。,3,、产生气体的反应和气体的物质的量,增加,的反应。,导致混乱度增加（,S,0,）的因素,清,识,知,单,【归纳与总结】,在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做,熵增原理,，,也是反应方向的另一个重要判剧,熵判据。,由于反应中生成气体是熵增大的过程，所以增大了反应的自发性。与之类似的如用浓磷酸与食盐固体反应制取,HCl,气体，对复分解反应来说看似矛盾，但生成了,HCl,气体，是熵增大的过程，,HCl,脱离反应体系，使得反应得以正常进行。在熔融态，用金属钠与,KCl,反应制取钾，把反应温度控制在金属钾的沸点以上，使钾以气体形式产生，既是熵增大的过程，又是减少生成物浓度平衡向正反应方向移动的过程等，都是利用理论知识来解释使,看似不能发生的反应,得以进行。,教材,P,35,【,学与问,】,发生离子反应的条件之一是产生气体，请你利用熵判椐进行解释？由此你对于理论的指导作用是否有新的体会？,结论：,S,O,有利于反应自发进行，,但自发反应不一定都要,S,0,熵变是反应能否自发进行的又一个因素,但不是唯一因素。,自发反应一定是熵增加的反应吗？你想一想有没有由气态转变成固态的反应？也就是熵减小的反应也能自发进行。,不一定。,【思考与交流】,NH,3,(g)+HCl,(g)=NH,4,Cl(s),S,0,有，如：,再如：,2Al(s)+Fe,2,O,3,(s)=Al,2,O,3,(s)+2Fe(s),S=,39.35Jmol,-1,K,-1,能自发进行,根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向,焓变 熵变,NH,3,(g)+,HCl(g,)=NH,4,Cl(s),NH,4,Cl(s),=NH,3,(g)+,HCl(g,),加热,要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须,综合考虑,反应的,焓变,H,和熵变,S,。,S,0,H,0,H,0,S,0,反应是否自发还可能与,温度,有关,2KClO,3,(s)=2KCl(s)+3O,2,(g),H=+78.03 kJmol,-1,S=494.4 Jmol,-1,K,-1,反应是否自发确实还与,温度,有关,CaCO,3,(s)=CaO(s)+CO,2,(g),H(298K)=+178.2 kJmol,-1,S(298K)=169.6 Jmol,-1,K,-1,化学反应进行方向的判据,、能量判据,(,焓判据）：,是判断化学反应进行方向的判据之一。,2,、熵判据：,能量最低原理。,熵增原理。,是判断化学反应进行方向的另一判据。,3,、复合判据：,能量判据结合,熵判据,小结：,阅读教材,p,36,科学视野,练习：判断下列过程的焓变、熵变的正负（填“,0”,或“,0”,），并指出哪些能够用焓判据判定？哪些能够用熵判据判定？,（,1,）溶解少量蔗糖于水中，,H,_,；,S,_,；,（,2),纯碳和氧气反应生成,CO(g,),，,H,_,；,S,_,；,（,3,）液态水蒸发变成水蒸气，,H,_,；,S,_,；,（,4,）,CaCO,3,(s),加热分解生成,CaO(s,),和,CO,2,(g),，,H,_,；,S,_,。,0,0,0,0,0,0,0,0,焓、熵判据判定,熵判据判定,熵判据判定,熵判据判定,实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。,G,H,T,S,当,H,0,，,S,0,时，,G,0.,这时反应自发进行；,当,H,0,，,S,0,时，,G,0.,这时反应不自发进行；,当,H,0,，,S,0,或,H,0,，,S,0,时，,反应是否自发与温度有关。,在恒温、恒压下，综合考虑判断化学反应自发性的判据：,自由能,(G),与焓变、熵变的关系：,3.,复合判据：,1,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是相同的，但只有后者可以实现。,2,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。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，,实现的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。,注意：,【,例题,】,工业上可以用焦炭还原氧化铁得到金属铁，但是金属铝冶炼时，却是用电解熔融氧化铝的方法。请从自由能的角度判断为什么不能用焦炭还原,Al,2,O,3,炼制金属铝？,已知：,298 K,时，,2Al,2,O,3,(s)+3C(s),4Al(s)+3CO,2,(g),H,+2171 kJ/mol,S,635.5 J/(,molK,),解：,G,H,T,S,2 171 kJ/mol,298 K635.510,-3,kJ/(,molK,),1981 kJ/mol,因此室温下反应不能自发进行。该反应为吸热的熵增加反应，升高温度可使,H,T,S,0,，使反应能自发进行。,假设反应焓变与反应熵变不随温度变化而变化,即：,当,G,0,时，反应才能发生，有：,21711000J/mol,T,635.5J/(molK),0,得：,T,3416 K,所以当,T,3416K,时，该反应才能自发进行，而这么高的温度在工业生产中一般是很难满足的。,【课堂达标测试】,1、下列过程是非自发的是（）,A.,水由高处向低处流；,B.,天然气的燃烧；,C.,铁在潮湿空气中生锈；,D.,室温下水结成冰。,2、碳酸铵,(NH,4,),2,CO,3,在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是：（）,A.,其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；,B.,其分解是因为外界给予了能量；,C.,其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；,D.,碳酸盐都不稳定，都能自发分解。,D,A,3、下列说法正确的是（）,A.,凡是放热反应都是自发的，由于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 熵减少或不变；,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。,C,C,4,、吸热反应一定是,(),A.,非自发的化学反应,B.,释放能量,C.,贮存能量,D.,反应需要加热,5、在25,和1.0110,5,Pa,时，,反应2,N,2,O,5,(g)=4NO,2,(g)+O,2,(g),H,+56.76kJ/mol,自发进行的原因是（）,A.,是吸热反应；,B.,是放热反应；,C.,是熵减少的反应；,D.,熵增大效应大于能量效应。,D,6、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，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吸热,D.,一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关,C,7、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,B.2N,2,O,5,(g)=4NO,2,(g)+O,2,(g)H=+56.7kJ/mol,C.(NH,4,),2,CO,3,(s)=NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g),H=+74.9 kJ/mol,D.2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(l)H=,571.6 kJ/mol,D,8、下列反应中，熵减小的是（）,A.(NH,4,),2,CO,3,(s),NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g),B.2N,2,O,5,(g),4NO,2,(g)+O,2,(g),C.MgCO,3,(s),MgO(s,)+CO,2,(g),D.2CO(g),2C(s)+O,2,(g),D,9,、某化学反应其,H,122 kJmol,-1,，,S=231 Jmol,-1,K,-1,，则此反应在下列哪种情况下可自发进行,(),A.,在任何温度下都能自发进行,B.,在任何温度下都不能自发进行,C.,仅在高温下自发进行,D.,仅在低温下自发进行,A,思考,P,36,习题,