魯科版選修4 2.1 化學(xué)反應(yīng)的方向 課件（共23張）.ppt

第2章化學(xué)反應(yīng)的方向 限度與速率 第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向 自發(fā)過程 在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下 不借助光 電等外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程 水由高處流向低處 熱由高溫物體傳向低溫物體 能量越低越穩(wěn)定 能量最低原理 舉例 hcl aq naoh aq nacl aq h2o l h 298k 57 3kj mol 14fe oh 2 s 2h2o l o2 g 4fe oh 3 s h 298k 444 3kj mol 1ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 298k 890 6kj mol 1h2 g f2 g 2hf g h 298k 546 6kj mol 1 化學(xué)反應(yīng)的方向 交流研討 化學(xué)反應(yīng)一般會(huì)朝什么樣的能量方向自發(fā)進(jìn)行呢 放熱以后得到的生成物能量更低 更加穩(wěn)定 一 反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向 科學(xué)驗(yàn)證 將nh4cl固體與ba oh 2 8h2o晶體混合后 用玻璃棒攪拌 比較前后的溫度變化并判斷反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行 2nh4cl s ba oh 2 8h2o s bacl2 aq 2nh3 g 10h2o l h 0 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 298k 37 30kj mol 1caco3 s cao s co2 g h 298k 178 2kj mol 1 常溫下不自發(fā) h 1200k 176 5kj mol 1 高溫下自發(fā) 所以說焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素 但不是唯一因素 交流研討 同學(xué)們比較一下這幾個(gè)反應(yīng) 除了能量上存在吸熱的共性 在其他方面還有什么共性呢 2nh4cl s ba oh 2 8h2o s bacl2 aq 2nh3 g 10h2o l h 0 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 298k 37 30kj mol 1caco3 s cao s co2 g h 298k 178 2kj mol 1 常溫下不自發(fā) h 1200k 176 5kj mol 1 高溫下自發(fā) 都生成氣體 科學(xué)證據(jù) h2o s h2o l h2o g 自由度 冰 水 水蒸氣 熵 用來描述體系混亂度的物理量 符號(hào)為s 單位 j mol 1 k 1 交流研討 同學(xué)們都知道 固體硝酸銨 氫氧化鈉 氯化鈉和蔗糖都能自發(fā)的溶于水 那么它們?nèi)芙獾淖园l(fā)過程又是什么引起的呢 是焓變還是熵變呢 水由固態(tài)到液態(tài) 再到氣態(tài)的自發(fā)過程就是熵增所引起的 氯化鈉固體的溶解 溶于水 自由移動(dòng)的陰陽離子或分子 有序 混亂度小 固體的溶解也是熵增所引起的 小結(jié) 1 熵增有利于自發(fā) 2 同一條件下 不同物質(zhì)的熵不同 對于同一物質(zhì)s s s l s g 無序 混亂度大 2nh4cl s ba oh 2 8h2o s bacl2 aq 2nh3 g 10h2o l h 0 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 298k 37 30kj mol 1caco3 s cao s co2 g h 298k 178 2kj mol 1 常溫下不自發(fā) h 1200k 176 5kj mol 1 高溫下自發(fā) 氣體的生成導(dǎo)致熵值增加而促使反應(yīng)在一定條件下自發(fā)進(jìn)行 交流研討 根據(jù)熵及熵變的理解 同學(xué)們思考一下具體什么樣的化學(xué)反應(yīng)為熵增的反應(yīng)呢 請從反應(yīng)特點(diǎn)的角度討論分析 產(chǎn)生氣體的反應(yīng) 二 反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向 反應(yīng)熵變 s s 反應(yīng)產(chǎn)物 s 反應(yīng)物 s 0 熵增 s 0 熵減 氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng) 熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一因素 但也不是唯一的因素 熵減自發(fā)的反應(yīng)實(shí)例 例1 2al s fe2o3 s al2o3 s 2fe s s 39 4j mol 1 k 1 例2 工業(yè)上用濃氨水檢驗(yàn)氯氣管道是否漏氣3cl2 g 8nh3 g n2 g 6nh4cl s s 0 三 焓變和熵變對反應(yīng)方向的共同影響 h t s0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 h0均對自發(fā)有貢獻(xiàn) 因此放熱和熵增均有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 理論與實(shí)踐 應(yīng)用一 定性方面 氯化銨固體的加熱實(shí)驗(yàn) 底部發(fā)生反應(yīng) 上部發(fā)生反應(yīng) nh4cl s nh3 g hcl g nh3 g hcl g nh4cl s 為什么能夠發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng)呢 理論與實(shí)踐 定性方面 nh3 g hcl g nh4cl s h 0 s 0 自發(fā) 有利 不利 據(jù) h t s 低溫有利 高溫不利 應(yīng)用一 nh4cl s nh3 g hcl g h 0 s 0 自發(fā) 有利 不利 據(jù) h t s 高溫有利 低溫不利 理論與實(shí)踐 定量方面 應(yīng)用二 汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳 它們是現(xiàn)代化城市的大氣污染物 為了減輕大氣污染 人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣 2no g 2co g n2 g 2co2 g 這一方案是否可行呢 解析 根據(jù)計(jì)算 h t s 746 8kj mol 1 298k 197 5 10 3kj mol 1 k 1 687 9kj mol 1 0 因此常溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 但是 該反應(yīng)速率極慢 需要使用催化劑來加速反應(yīng) 所以理論計(jì)算只能說明反應(yīng)在某一條件下朝某一方向的自發(fā)可能性 與速率沒有必然的聯(lián)系 已知 常溫常壓下 h 746 8kj mol 1 s 197 5j mol 1 k 1 研究思路 沙漏 建立自發(fā)過程 焓變的影響 氣體的影響 熵的提出 熵變的影響 h t s 理論與實(shí)踐 1 2 3 宇宙最大的奧秘 竟是它含有一些不變的法則 能讓人類去了解它 1 2 3 謝謝 1 2 3 思考一 針對判據(jù) h t s h和 s在取何種符號(hào)時(shí)反應(yīng)永遠(yuǎn)自發(fā)進(jìn)行和反應(yīng)永遠(yuǎn)不能自發(fā)進(jìn)行 h0 反應(yīng)永遠(yuǎn)自發(fā) h 0和 s 0 反應(yīng)永遠(yuǎn)不自發(fā) 1 2 3 思考二 若 h和 s的絕對值相差不大時(shí) h和 s在取何種符號(hào)時(shí)高溫下有利于自發(fā)和低溫下有利于自發(fā) h 0和 s 0 高溫下有利于自發(fā) h 0和 s 0 低溫下有利于自發(fā) 1 2 3 思考三 工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵 但是金屬鋁冶煉時(shí) 卻使用電解熔融氧化鋁的方法 請從熱力學(xué)的角度判斷為什么不能用焦炭還原al2o3冶煉金屬鋁 已知298k時(shí) 2al2o3 s 3c s 4al s 3co2 g h 2171kj mol 1