墨水扩散过程混乱如何变化.pptx

第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度第一课时化学反应的方向及判断依据第一课时化学反应的方向及判断依据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，那么什么是发生的现象，那么什么是自发反应呢？是否所有的自发反应呢？是否所有的化学反应都能够自发进行化学反应都能够自发进行呢呢?一自发反应一自发反应自发过程：在一定条件下，不借助外部自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。力量就能自动进行的过程。例：水由高处流向低处例：水由高处流向低处 热由高温物体传向低温物体热由高温物体传向低温物体 特征：自发发应可被利用来完成做功。特征：自发发应可被利用来完成做功。非自发反应的过程需要外界对它做功才可非自发反应的过程需要外界对它做功才可能进行。能进行。（P42 交流与讨论）交流与讨论）二二 反应焓变与反应方向反应焓变与反应方向 19世纪科学家曾认为决定化学反应能否自发世纪科学家曾认为决定化学反应能否自发进行的是反应热进行的是反应热,大家看下面几个例子大家看下面几个例子,判断是判断是否正确否正确?化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程(1)钠与水反应：钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)H=368 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=571.6kJ/mol共同点共同点放热反应放热反应 H0N2O5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(g)H=+74.9 kJ/mol结论结论:反应焓变是反应能否自发进行有反应焓变是反应能否自发进行有关的一个因素关的一个因素,但不是唯一因素但不是唯一因素自发进行的吸热反应自发进行的吸热反应三三.反应熵变与反应方向反应熵变与反应方向n探讨探讨n固体硝酸铵（吸热）固体硝酸铵（吸热）,氢氧化钠（放热），氯化钠氢氧化钠（放热），氯化钠与蔗糖（焓变基本为与蔗糖（焓变基本为0）都能溶于水。）都能溶于水。1 它们溶解的过程与焓变有关么？它们溶解的过程与焓变有关么？2 在溶解过程中，它们的分子或离子的运动范围在溶解过程中，它们的分子或离子的运动范围如何？如何？3 在溶解过程中，它们的分子或离子排列方式有在溶解过程中，它们的分子或离子排列方式有何变化？何变化？熵是体系混乱度的量度，即熵是用来描述体系的熵是体系混乱度的量度，即熵是用来描述体系的混乱度，符号用混乱度，符号用S表示表示,单位：单位：Jmol-1K-1。体体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小熵值越小。思考题n1 同一物质，气态，液态，固态的熵值大小同一物质，气态，液态，固态的熵值大小怎样？为什么？怎样？为什么？n2 同一物质，不同温度下的熵值大小怎样同一物质，不同温度下的熵值大小怎样？为什么？为什么？S（g）S（l）S（s）。）。S（高温）高温）S（低温）低温）n3、产生气体的反应、气体物质的物质的量增大、产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（的反应，熵变通常都是正值（S 0），为熵增），为熵增加加反应反应。火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？化？混乱度越大越稳定，混乱度越大越稳定，S 0 有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。【思考与交流】【思考与交流】【归纳与总结】【归纳与总结】自发过程的体系趋向于自发过程的体系趋向于由有序转变为无序由有序转变为无序，导致体系的熵，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做增大，这一经验规律叫做熵增原理熵增原理，也就是反应方向判断，也就是反应方向判断的熵判据的熵判据自发反应一定是熵增加的反应吗？自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=39.35Jmol-1K-1 结论：结论：S O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行，自发反应不一定要自发反应不一定要S O【思考与交流】【思考与交流】熵变是反应能否自发进行一个熵变是反应能否自发进行一个 因素因素,但不是惟一因素。但不是惟一因素。CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个这个反应能否自发进行？反应能否自发进行？已知：已知：H(298K)=178.2KJmol ,S(298K)=169.6Jmol-1K-1 G=HT S四、焓变与熵变对反应方向的共同四、焓变与熵变对反应方向的共同影响（自由能变化）影响（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，平衡状态温度对自发性的影响温度对自发性的影响 类类型型HSHTS反应的自发性反应的自发性100200300400永远是永远是0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0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0 在低温在低温0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0在低温在低温0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HS一定一定不能不能自发进行自发进行一定一定能能自发进行自发进行高温高温下能自发进行下能自发进行低温低温下能自发进行下能自发进行返璞归真CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个这个反应能否自发进行？反应能否自发进行？已知：已知：H(298K)=178.2KJmol ,S(298K)=169.6Jmol-1K-1n判断此反应能否在该温度下自发进行？判断此反应能否在该温度下自发进行？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，所以应两一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础以焓变为基础)和熵判据和熵判据组合成的组合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过程所有的过程。(2)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能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。确定过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，但只有后者可以实生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现现。(3)在讨论过程的方向时，指的是没有外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，就可能出现相反的体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。结果。如：如：水泵可以把水从低水位升至高水位；用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；高温可使石灰石分解；高温高压石墨转高温高压石墨转化为金刚石的例子，化为金刚石的例子，实现后者的先决条实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本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。质仍然是非自发性的。【课堂达标测试】【课堂达标测试】n1 下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是（）nA、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。n2 碳酸铵（碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是地分解产生氨气，对其说法中正确的是（）nA、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系其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；nB、其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量；nC、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；解；nD、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。DAn3、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，由于吸热反应凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；都是非自发的；nB、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；是熵减少或不变；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。n4、一定能自发进行的反应是、一定能自发进行的反应是（）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、熵增加和放热反应。熵增加和放热反应。CD5、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）；H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是自发进行的原因是（）A、是吸热反应；是吸热反应；B、是放热反应；是放热反应；C、是熵减少的反应；是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D6、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CD7、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)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，放热的且熵增加的反、在温度、压力一定的条件下，放热的且熵增加的反应一定能自发进行应一定能自发进行2、在温度、压力一定的条件下，吸热的、在温度、压力一定的条件下，吸热的且且熵减少的反熵减少的反应一定不能自发进行应一定不能自发进行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。【知识拓展】【知识拓展】物质所具有的能量物质所具有的能量H熵变熵变熵熵焓变焓变焓焓计算公式计算公式单位单位符号符号定义定义生成物总能量与反应生成物总能量与反应物总能量之差物总能量之差KJmol-1混乱度混乱度SJmol-1K-1Jmol-1K-1KJmol-1HSH=H(生成物生成物)H(反应物反应物)S=S(生成物生成物)S(反应物反应物)生成物总熵与反应生成物总熵与反应物总熵之差物总熵之差