化学反应的方向及判断依据.ppt

化学反应的方向及判断依据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能量判据和熵判据能量判据和熵判据化学反应原理的组成部分：化学反应原理的组成部分：第二页，共26页。化学反应的方向及判断依据化学反应的方向及判断依据生活中的自发过程生活中的自发过程1、自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；处往高处流；2、铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都是自铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。发的，其逆过程就是非自发的。这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，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。因为它们有明显的自发性。3、室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；4、墨水扩散；墨水扩散；5、食盐溶解于水；食盐溶解于水；第三页，共26页。一、自发反应一、自发反应自发反应：在自发反应：在一定条件一定条件下，无需外界帮助就能自下，无需外界帮助就能自动进行的反应动进行的反应（P39 P39 交流与讨论）交流与讨论）化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程（P40 P40 你知道吗？）你知道吗？）共同特点共同特点：HH0 0，即体系趋向于从高能状态转变，即体系趋向于从高能状态转变 为低能状态为低能状态(1)(1)一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助可以是通电、光照等。可以是通电、光照等。(2)(2)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.第四页，共26页。二二、自发过程的能量判据（、自发过程的能量判据（焓判据焓判据）能量判据能量判据：自发过程的体系趋向于从高能状态自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放这时体系会对外部做功或释放热量热量)，这一经验规律就是能量判据。这一经验规律就是能量判据。（释放热量或对外做功）（释放热量或对外做功）高能态高能态低能态低能态+能量能量能量判据又称焓判据，能量判据又称焓判据，即即HH0 0的反应有自发进的反应有自发进行的倾向行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。判据之一。第五页，共26页。（1 1）多数能自发进行的化学反应是放热反应）多数能自发进行的化学反应是放热反应（2 2）有不少）有不少吸热过程吸热过程也能自发进行也能自发进行（3 3）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在但在较高温度较高温度下则能自发进行下则能自发进行说明：说明：如：硝酸铵溶于水如：硝酸铵溶于水（P40 P40 观察与思考？）观察与思考？）如：如：第六页，共26页。练习:已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：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AC第七页，共26页。有序有序混乱第八页，共26页。混混乱乱度：度：表示体系的不表示体系的不规则规则或无序或无序状态状态。混混乱乱度的增加意味着体系度的增加意味着体系变变得更加无得更加无序序混混乱乱度度与熵与熵熵熵：热热力力学学上用上用来来表示混表示混乱乱度的度的状态状态函函数数，符符号为号为S S 体系的无序性越高，即混体系的无序性越高，即混乱乱度越高，度越高，熵熵值值就越大就越大第九页，共26页。标准状况下：标准状况下：1 mol不同物质的熵不同物质的熵S(J mol-1K-1)第十页，共26页。水的三态的熵（水的三态的熵（S S表示物质的量为表示物质的量为1mol1mol）S（s）S（l）S（g）第十一页，共26页。同一物质同一物质 ,气态时熵最大，气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。液态时次之，固态时最小。归纳归纳：第十二页，共26页。熵增熵增:在密闭条件下，体系有在密闭条件下，体系有由由有序有序自自发地转变为发地转变为无序无序的倾向的倾向熵变熵变 S：化学反应中要发生物质的变化化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。或物质状态的变化，因此存在着熵变。S=S生成生成物物总熵总熵S反应物反应物总熵总熵 反应的反应的SS越大越大,越有利于反应自发进行越有利于反应自发进行第十三页，共26页。三、三、自发过程的自发过程的熵判据熵判据熵判据：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，这一经验规程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方律叫做熵增原理，是判断化学反应方 向的另一判据向的另一判据熵判据。熵判据。第十四页，共26页。很多情况下，简单地只用其中一个判据很多情况下，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判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，结果，所以应两个判据兼顾。由焓判据和所以应两个判据兼顾。由焓判据和熵判据组合成的复合判据熵判据组合成的复合判据将更适合于所有将更适合于所有的过程。的过程。第十五页，共26页。正确判断一个化学反应正确判断一个化学反应 是否能够自发进行是否能够自发进行必须综合考虑反应的必须综合考虑反应的焓变焓变和和熵变熵变恒温恒压恒温恒压时判断反应是否能够自发进行时判断反应是否能够自发进行 H H 0 S00 S0 H 0 S H 0 S 0 0 H H 0 S 0 S 0 0 H 0 S0 H 0 S0自发自发非自发非自发不一定不一定不一定不一定第十六页，共26页。研究表明：在温度、压强一定的条研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是件下，化学反应自发进行方向的判据是 G=H-TSG=H-TS（G 叫作叫作吉布斯自由能吉布斯自由能）G=H-T S 0 反应能自发进行反应能自发进行 G=H-T S 0 反应不能自发进行反应不能自发进行 G=H-T S 0 反应达到平衡状态反应达到平衡状态第十七页，共26页。四、焓变和熵变对反应方向的共同影响四、焓变和熵变对反应方向的共同影响1.H 0 该反应一定能自发进行；该反应一定能自发进行；如：如：Mg(s)+2HCl(aq)=MgCl2(aq)+H2(g)2.H 0，S0 该反应一定不能自发进行；该反应一定不能自发进行；如：如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3.H 0，S0，S0 该反应在较高温度下能自发进行该反应在较高温度下能自发进行如：如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)判断依据判断依据：G=HT S 0 反应能自发进行反应能自发进行（P42 交流与讨论）交流与讨论）第十八页，共26页。温度对反应自发性的情况温度对反应自发性的情况 类类型型HSHTS反应的自发性反应的自发性1+2+34+永远是永远是在任何温度都是自发反应在任何温度都是自发反应永远是永远是+在任何温度下都是非自发反在任何温度下都是非自发反应应在高温在高温+在低温在低温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在低温在低温+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第十九页，共26页。1 1反应的自发性只能用于判断反应的方向反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。题了。注意注意2 2在讨论过程的方向时，在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系指的是没有外界干扰时体系的性质的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出。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。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。石的。第二十页，共26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二十一页，共26页。练习练习:1.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是放热反应。数的能自发进行的反应是放热反应。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吸一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关响有关C第二十二页，共26页。2.下列反应中，熵减小的是下列反应中，熵减小的是D.2CO(g)2C(s)O2(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D第二十三页，共26页。3.下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是（）A、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。4.碳酸铵（碳酸铵（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、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；、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；、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；、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。、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA第二十四页，共26页。5.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，由于吸热反应都是非自发的；、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；、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；、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。6.自发进行的反应一定是自发进行的反应一定是（）A、吸热反应；、吸热反应；B、放热反应；、放热反应；C、熵增加反应；、熵增加反应；D、熵增加、熵增加和和放热反应。放热反应。CD第二十五页，共26页。7.250C和和1.01105Pa时，反应时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）；H=56.76kJ/mol，自发进，自发进行的原因是行的原因是（）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。D第二十六页，共26页。谢谢观赏谢谢观赏教学资料整理仅供参考，