化学反应进行的方向.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,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,*,第四节 化学反应进行的方向,第一页，共16页。,第二页，共16页。,化学反应进行的快慢,化学反应的限度,化学反应进行的方向,化学反应速率,化学平衡,?,第三页，共16页一、自发过程和自发反应,1,、自发过程：,在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。,自发过程的特征：,有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。如水往低处流，燃料的燃烧,2,、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显著程度，就称为自发反应。,第四页，共16页。,1,、生活中的自发过程,(1),自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；,(2),生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向也不会自动进行；,(3),生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。,第五页，共16页。,2,、放热的自发反应,(1),甲烷燃烧：,CH,4,(g)+2O,2,(g)=CO,2,(g)+2H,2,O(g),H=-802.3 kJ/mol,(2),铁生锈：,3Fe(s)+3/2O,2,(g)=Fe,2,O,3,(s),H=-824 kJ/mol,(3),氢气和氧气反应：,2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(l),H=-571.6 kJ/mol,3,、吸热的自发过程,(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。,(2)N,2,O,5,分解：,2N,2,O,5,(g)=4NO,2,(g)+O,2,(g),H=+56.7 kJ/mol,(3),碳铵的分解：,(NH,4,),2,CO,3,(s)=NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g),H=+74.9 kJ/mol,第六页，共16页。,说明,：,(1),自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。,(2),自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。,(3),非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。,第七页，共16页。,问：自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？,答：自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如碳的燃烧是一个自发反应，但要想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生。,第八页，共16页。,二、化学反应进行方向的判据,1,、,焓判据：,自发过程的体系趋于,从高能状态转变为低能,状态,(,这时体系会对外部做功或释放热量,),，因此可用,H,来判断反应进行的方向。,2,、,熵判据,熵：在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向。因为与有序相比，无序体系,“,更加稳定,”,。科学家用熵（符号,S,）来量度这种混乱的程度。,熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增加，即熵变,S,0,。,熵越大，排列越无序,。熵是体系混乱度的表现。,熵值大小的比较：同一种物质不同状态时熵值大小为,S(g),S(l),S(s),，凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。,熵判据：体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，因此可用熵增原理来判断反应进行的方向。,第九页，共16页。,物质的混乱度趋于增加,物质具有的能量趋于降低,H,(,焓变,),S,(,熵变,)0,焓,(,H,),判据,熵,(,S,),判据,放热反应,焓变,熵变,化学反应能否自发进行,自发进行,不自发进行,不能定性判断,不能定性判断,H,0,H,0,H,0,S,0,S,0,S,0,S,0,熵增原理,0,3,、复合判据,判断反应进行的方向,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，,所以应两个判据兼顾。由能量判据,(,以焓变为基础,),和熵判据组合成的复合判据,(,吉布斯自由能变,G),将更适合于所有的过程。,第十页，共16页。,信息：体系,吉布斯自由能变化,（,G,）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：,G=,H-T,S,（,为热力学温度，均为正值）。在,恒温、恒压,下，用,G,判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（,当,G,0,时可自发进行,）。,请阅读所给信息，然后回答问题,反应在该状况下能否自发进行,自发进行,不自发进行,低温时,高温时,低温时,高温时,低温不自发,高温自发,低温自发,高温不自发,H,第十一页，共16页。,物质的混乱度趋于增加,物质具有的能量趋于降低,焓,(,H,),判据,熵,(,S,),判据,3,、复合判据,判断反应进行的方向,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，,所以应两个判据兼顾。由能量判据,(,以焓变为基础,),和熵判据组合成的复合判据,(,吉布斯自由能变,G),将更适合于所有的过程。,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。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。,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。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。,第十二页，共16页。,例,1,：下列过程是非自发性的是,(),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,例,2,：碳铵,(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,、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。,B,、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分解,D,、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。,D,A,第十三页，共16页。,例,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,非自发性的。,B,、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵,减小或不变,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,例,4,：知道了某过程有自发性之后，则,(),可判断出过程的方向,可确定过程是否一定会发生,可预测过程发生完成的快慢,可判断过程的热效应,A,第十四页，共16页。,例题,5,：已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：,C(,金刚石、,s)+O,2,(g),CO,2,(g),H,1,C(,石墨、,s)+O,2,(g),CO,2,(g),H,2,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,B.,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,D.,金刚石比石墨能量低,A C,第十五页，共16页。,例题,6,：下列反应中，在高温下不能自发进行的是,D.CO(g),C(s),1/2O,2,B.2N,2,O,5,(g),4NO,2,(g),O,2,(g),A.(NH,4,),2,CO,3,(s),NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g),C.MgCO,3,(s),MgO(s),CO,2,(s),D,熵减,熵增,熵增,熵增,第十六页，共16页。,