人教版化学选修四化学反应进行的方向课件

化学反应进行的方向第二章化学反应速率和化学平衡研究化学反应进行的快慢研究化学反应进行的程度研究化学反应能否发生的问题----化学反应速率问题----化学平衡问题----化学反应进行的方向化学反应原理①自然界中水总是从高处往低处流；②墨水扩散，食盐溶解于水1、生活中的自发过程④生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向不会自动进行；③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。高山流水钢铁生锈自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程；非自发过程：在一定条件下，需持续借助人为作用才能进行的过程。一、自发过程与非自发过程点燃2H2+O2==2H20NaOH+HCl=NaCl+H2O通电2H2O==2H2+O2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。•注意：1.自发过程是一种倾向，不一定发生。例如：绑紧口的气球里面的气体和没绑口的气球里面的气体都有自发混合到大气里面的倾向，但是只有没绑口的气球里面的气体能够混合到大气中。2、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程发生的速率。如钢制器件腐蚀、酸碱中和等例子。3、反应的自发性也受外界条件的影响。如石灰石分解，常温下是非自发的，但在1273K时是自发的反应。知道了某过程有自发性之后，则A.可判断出过程的方向B.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D.可判断过程的热效应A练习：化学反应中的自发过程(1)钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)△H=－368kJ/mol(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol共同点—放热反应△H＜01.焓判据：自发过程的体系趋向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)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。二、焓判据放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△HO有利于反应自发进行。多数能自发进行的化学反应是放热反应，如常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热∶4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)；△H=－444.3KJ/mol自发过程的变化趋势之一：能量趋于降低交流讨论19世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol观察下面的反应2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)△H0结论：有不少吸热过程也能自发进行。焓变是反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。3、火柴棒散落4、墨水扩散由有序变为无序1、放在同一密闭容器中的不同气态物质，不需要任何外界作用，气态物质会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物2、硝酸铵溶于水能自发向水中扩散，并且吸热熵相同点：这些过程都是自发的，当中有的与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。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素→一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？下课铃一响教室里会怎样？你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？克劳修斯（德国）混乱度：表示体系的不规则或无序状态。——混乱度的增加意味着体系变得更加无序熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S,单位：J•mol-1•K-1。三、熵、熵增原理、熵判据1.熵：在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵（S，单位:J·mol-1·K-1）。2.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大，这一经验规律叫做熵增原理(△S0)。体系混乱度有增加的倾向3.熵判据：用熵变(△S)来判断化学反应方向时就称为熵判据。强调：1、体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小。同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。2、熵变△S：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△S=S产物－S反应物3、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(△S＞0)，为熵增加反应。69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1S(g)S(l)S(s)三种状态下水的熵冰水水蒸气【学与问】：35页根据熵判椐，生成气体的过程是熵增大的过程，增大了反应的自发性。（1）发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵判椐进行解释？N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol自发进行的吸热反应练习1：碳铵[(NH4)2CO3]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。A•练习2.关于下列过程熵变的判断不正确的是（）A.溶解少量食盐于水中，△S＞0B.纯碳和氧气反应生成CO△S＞0C.H2O（g）变成液态水△S＞0D.CaCO3加热分解为CaO和CO2,△S＞0C•-10℃的液态水能自动结冰成为固态熵减小，但是它能够自发进行。•铝热反应是熵减小反应，它在一定条件下也可自发进行。•因此熵判据判断过程的方向也是不全面的2、物质的混乱度趋于增加1、物质具有的能量趋于降低H(焓变)S(熵变)0焓(H)判据熵(S)判据放热反应熵增原理0△G=△H—T△S自由能变化在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变（△H）有关，又与反应熵变（△S）有关。在温度、压强一定的条件下，我们要判别化学反应的方向要考虑△H、△S共同影响的结果。△G=△H—T△S三、复合判据（自由能变化）当△G0时，反应自发进行当△G0时，反应不自发进行NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S＜0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H0△S0判断这两个反应什么条件下自发进行？低温可行高温可行当△G=0时，反应到达平衡状态，复合判据吉布斯自由能变G=H-TS(Ｇ0反应可以自发进行)HSG反应在该状况下能否自发进行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０低温时＞０,高温时＜０＜０＞０低温时＜０,高温时＞０自发进行不自发进行低温不自发,高温自发低温自发,高温不自发小结化学反应进行方向的判据1.焓判据：2.熵判据：3.复合判据：能量降低的方向,就是反应容易进行的方向(H0)熵增的方向,就是反应容易进行的方向(S0)吉布斯自由能减小的方向，就是反应容易进行的方向(G0)1.下列说法正确的是()A.放热反应不一定是自发进行的反应B.吸热反应一定是非自发进行的C.自发进行的反应一定容易发生D.反应速率快的一定是自发进行的2.下列说法中正确的是()A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的B．自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应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会发生AC3.下列对熵的理解不正确的是()A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应4.下列关于判断过程的方向的说法正确的是()A．所有自发进行的化学反应都是放热反应B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同CC5.某反应：A=B+C在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是()A．ΔH＜0、ΔS＜0B．ΔH＞0、ΔS＜0C．ΔH＜0、ΔS＞0D．ΔH＞0、ΔS＞06.对于化学反应方向的确定，下列说法中正确的是()A．温度、压力一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行B．温度、压力一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向C．反应焓变是决定反应能否进行的惟一因素D．固体的溶解过程与熵变无关DB7.闪电时空气中的N2和O2发生反应：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)ΔH＝＋180.50kJ/mol，ΔS＝247.7J/(mol·K)，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是()A．在1000℃时，此反应能自发进行B．在1000℃时，此反应不能自发进行C．该反应能自发进行的最低温度约为730℃D．该反应能自发进行的最高温度约为730K解析若反应能自发进行，须满足ΔH－TΔS＜0，即180．50kJ/mol－T×247.7J/(mol·K)×10－3kJ/J＜0，解之可得T＞728.7K，即当温度高于728.7K时该反应能自发进行。A