公开课化学反应进行的方向.ppt

公开课化学反应进行的方向化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡 第二页，共30页。水总是自发地由高处往低处流水总是自发地由高处往低处流自然界中有许多自然而然自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能系生活知识，列举一些能自动发生的例子？自动发生的例子？第三页，共30页。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；自由落体运动；自由落体运动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水扩散；墨水扩散；食盐溶解于水；食盐溶解于水；火柴棒散落火柴棒散落等。等。铁器暴露在潮湿空气中会生锈铁器暴露在潮湿空气中会生锈生活中的自发过程生活中的自发过程第四页，共30页。科学家是根据什么原理来判断一个化学反科学家是根据什么原理来判断一个化学反应能否发生？应能否发生？这些生活中的现象将向何方发展，我们非这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性常清楚，因为它们有明显的自发性其中是其中是否蕴藏了一定的科学原理？否蕴藏了一定的科学原理？能量由高到底能量由高到底 有序变无序有序变无序第五页，共30页。4 4 化学反应进行的方向化学反应进行的方向第六页，共30页。常见的化学反应常见的化学反应 镁条燃烧；镁条燃烧；酸碱中和；酸碱中和；锌与锌与CuSOCuSO4 4溶液会自动溶液会自动反应生成反应生成CuCu和和ZnSOZnSO4 4等；等；这些过程都是自发的。这些过程都是自发的。第七页，共30页。1、自发过程：在一定条件下，不用借、自发过程：在一定条件下，不用借助外部力量就能自动进行的过程助外部力量就能自动进行的过程（高山流（高山流水、自由落体运动等）。水、自由落体运动等）。2、自发反应：在给定的一组条件下，、自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到一个反应可以自发地进行到显著程度显著程度，就，就称为自发反应（称为自发反应（镁条燃烧、酸碱中和镁条燃烧、酸碱中和）。）。【归纳小结】【归纳小结】如何判断一个过程，一个反应能否自如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？发进行？第八页，共30页。化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程(1)甲烷燃烧：甲烷燃烧：H4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=802.3 kJ/mol(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(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/mol共同点共同点 E反反 E生生,HE生生,H0第十页，共30页。练习练习1已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：学方程式为：C(金刚石、金刚石、s)+O2(g)CO2(g)H1395.41kJ/mol C(石墨、石墨、s)+O2(g)CO2(g)H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程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石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低A C第十一页，共30页。练习练习2知道了某过程有自发性之后，则知道了某过程有自发性之后，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第十二页，共30页。我们知道有些过程也是自发的，这当中有的与我们知道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，物质的能量高低无关，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 H2第十三页，共30页。（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第十四页，共30页。第十五页，共30页。二、熵、二、熵、熵增原理、熵增原理、熵判据熵判据1熵（熵（S）：）：在密闭条件下，体系有由在密闭条件下，体系有由有序有序自自发地转变为发地转变为无序无序的倾向，这种推动体系变化的的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。因素称作熵。2、熵判据：、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理熵增原理。是在用来判断化学反应方向时就。是在用来判断化学反应方向时就称为称为熵判据熵判据(S)。3同一物质在不同状态时熵值大小：同一物质在不同状态时熵值大小：在气在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。态时熵最大，液态时次之，固态时最小。体系混乱度有增体系混乱度有增加的倾向加的倾向第十六页，共30页。分析判断下来过程为什么能自发进行？分析判断下来过程为什么能自发进行？1、两种理想气体的混合、两种理想气体的混合2、室温下冰块的融化；、室温下冰块的融化；3、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/mol4、碳铵的分解、碳铵的分解 (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/mol第十七页，共30页。练习练习3碳铵碳铵(NH4)2CO3 在室温下就能自发地分解产在室温下就能自发地分解产生氨气，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体，、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。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，根据焓判据不能自、碳铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发分解发分解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。AC第十八页，共30页。练习练习4下列反应中，在高温下不能自发进行的是下列反应中，在高温下不能自发进行的是D.CO(g)C(s)1/2O2B.2N2O5(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第十九页，共30页。小结小结一、化学反应进行方向的判据一、化学反应进行方向的判据1焓判据焓判据 体系趋于从高能态变为低能态体系趋于从高能态变为低能态 H02熵判据熵判据 在密闭条件下，体系有由有序自发地变在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向为无序的倾向 S0第二十页，共30页。2、吸热的自发过程应为熵增加的过程，、吸热的自发过程应为熵增加的过程，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，如两种理想气体的混合等。如两种理想气体的混合等。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、氢气燃烧等；也可能是熵无如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无 明明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等二、理解熵的含义和熵的变化二、理解熵的含义和熵的变化第二十一页，共30页。CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？这个反应能否自发进行？已知：已知：H(298K)=178.2KJmol S(298K)=169.6Jmol-1K-1第二十二页，共30页。G=HT S三、三、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：P36科学视野科学视野第二十三页，共30页。需要注意：需要注意：(1)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，所以应两个个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础以焓变为基础)和熵判据组合和熵判据组合成的成的复合判据复合判据(吉布斯自由能变吉布斯自由能变 G)将更将更适合适合于于所有的所有的过程过程。(2)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过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定会发生和过程发生的速率。程是否一定会发生和过程发生的速率。例如例如:涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀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；又如过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现；又如装装在不同地方的气体等例子。在不同地方的气体等例子。第二十四页，共30页。(3)在讨论过程的方向时，指的是没有外界对在讨论过程的方向时，指的是没有外界对体系的体系的干扰干扰。如果允许外界对体系施加某种。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。作用，就可能出现相反的结果。如：如：水泵可以把水从低水位升至高水位；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；用高温可使石灰石分解；高温高压石墨转化为金刚石。高温高压石墨转化为金刚石。实现的先决条件是要向体系中输入能量，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。该过程的本质仍然是非自发性的。第二十五页，共30页。1、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，吸热反应都是非自发的；、凡是放热反应都是自发的，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、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；熵减少或不变；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【练习】【练习】第二十六页，共30页。2、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，多数的能自发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。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。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一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关C第二十七页，共30页。A4、能用能量判据判断下列过程的方向的是、能用能量判据判断下列过程的方向的是 ()A水总是自发地由高处往低处流水总是自发地由高处往低处流 B放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行 C有序排列的火柴散落时成为无序排列有序排列的火柴散落时成为无序排列 D多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大大3、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/mol C、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-571.6 kJ/molD第二十八页，共30页。5、下列说法中正确的是()A能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B非自发进行的反应一定不可能发生反应 C能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D常温下通电，2H2O=H2O2，即常温下水的分解反应是自发反应6、已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。根据所学知识判断，下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是 ()A2O3(g)=3O2(g)H 0 CN2(g)3H2(g)=2NH3(g)H 0CB第二十九页，共30页。影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减小结：小结：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发第三十页，共30页。谢谢！谢谢！教学资料整理仅供参考，