化學反應進行的方向(人教選修4)

1、12 化學反應為什么能夠自發(fā)進行？化學反應為什么能夠自發(fā)進行？ E反應歷程反應歷程反應物的能量總和生成物的能量總和H是因為放熱反應！ H+ + OH- = H2OBa2+ + SO42- = BaSO4Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O 4Na + O2 = 2Na2O Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O 3 放熱反應為什么需要點燃或加熱？放熱反應為什么需要點燃或加熱？ E反應歷程反應歷程反應物的能量總和生成物的能量總和H 放熱反應的進行需要最初的反應動力？C + O2 = CO22H2 + O2 = 2H2O Fe + S = FeS 點

2、燃點燃加熱 EaEa H4E反應歷程反應歷程反應物的能量總和生成物的能量總和H 為什么有些為什么有些放熱放熱反應需要持續(xù)加熱？反應需要持續(xù)加熱？ Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O 加熱HEaEa H反應過程中放出的熱量，不足以產(chǎn)生維持反應持續(xù)進行所需的推動力5E反應歷程反應歷程反應物的能量總和生成物的能量總和 吸熱反應為什么能夠發(fā)生？吸熱反應為什么能夠發(fā)生？ HHEa 當環(huán)境提供能量時，吸熱反應也能發(fā)生。 C + CO2 = 2CO 高溫CaCO3 = CaO + CO2 高溫C+ H2O = CO + H2 高溫6 反應條件與反應過程中的能量變化的關系反應條件

3、與反應過程中的能量變化的關系 反應歷程E反應物的能量總和生成物的能量總和反應歷程E反應物的能量總和生成物的能量總和E常溫下可自發(fā)進行的反應 需要加熱或點燃才能自發(fā)進行的反應 需要持續(xù)加熱才能發(fā)生的放熱反應 在持續(xù)加熱條件下發(fā)生的吸熱反應7碳酸鈉與碳酸氫鈉與鹽酸的反應 取適量的Na2CO3和NaHCO3固體(約1/3藥匙)，分別與鹽酸反應 吸熱反應在常溫下不能自發(fā)進行嗎？吸熱反應在常溫下不能自發(fā)進行嗎？ 8反應歷程反應歷程E反應歷程反應歷程ENa2CO3NaHCO3 CO32- + H+ = HCO3- HCO3- + H+ = H2CO3 H2CO3 = H2O + CO2(g)放熱放熱反應反

4、應吸熱吸熱反應反應H 0H 0 碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應過程中的能量變化碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應過程中的能量變化 9 常溫下吸熱反應也能自發(fā)進行？常溫下吸熱反應也能自發(fā)進行？E反應歷程反應歷程反應物的能量總和生成物的能量總和H 碳酸氫鈉與鹽酸的反應 化學反應中的化學反應中的“大氣球大氣球” ” 熵熵 10描述體系混亂度的物理量， 符號：S 單位：Jmol-1K-1 體系有自發(fā)向混亂度增加(即熵增)的方向變化的傾向，這是自然界的普遍規(guī)律。 新的新的物理量物理量 熵熵 11 過程的自發(fā)性能量能量趨于降低混亂度混亂度趨于增加勢能的降低混亂度的增加 向試管中加入約5mL蒸餾水，滴加約1mLNaOH

5、溶液。 再滴加酚酞！12 過程的不自發(fā)性能量能量趨于升高混亂度混亂度趨于降低13固態(tài) 液態(tài) 氣態(tài) S S SS(CH4) S(C2H6) S(C3H8) S(C4H10) S(H2O) S(H2O2) 物質(zhì)熵值的特點物質(zhì)熵值的特點 14反應歷程反應歷程E反應歷程反應歷程ENa2CO3NaHCO3放熱放熱反應反應吸熱吸熱反應反應 碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應過程中的能量變化碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應過程中的能量變化 15 熵拉動反應自發(fā)進行的實例熵拉動反應自發(fā)進行的實例 Na(l) + KCl(l) = NaCl(l) + K(g)高溫在下列反應中為什么金屬鈉能還原金屬鉀？ 關鍵關鍵： 沸點 K

6、Na 16 熵拉動反應自發(fā)進行的實例熵拉動反應自發(fā)進行的實例 SiO2 + 2C = Si + 2CO高溫SiO2 + C = Si + CO2高溫比較以下兩個反應，何者更具優(yōu)勢？ 實際實際： 高溫下低價氧化物更加穩(wěn)定， 即，高溫有利于CO生成17 熵拉動反應自發(fā)進行的實例熵拉動反應自發(fā)進行的實例 2Al2O3 + 6Cl2 = 4AlCl3 + 3O2高溫Al2O3 + 3Cl2 + 3C = 2AlCl3 + 3CO高溫2C + O2 = 2CO 高溫高溫 Al2O3 AlCl3 Al Cl2Na能量不利熵增不力 +）真實反應與理性思考的契合真實反應與理性思考的契合 18 焓判據(jù)與熵判據(jù)與

7、反應的自發(fā)性 H0H0 S0 S0 ？H0 S0反應能夠自發(fā)進行反應能夠自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行對化學反應進行分類的新視角 從定量的角度衡量焓變和熵變對化學自發(fā)性影響的重要19R. Clausius 克勞休斯 “熵”的概念的提出 1854年克勞修斯在表述熱力學第二定律的過程中，引入一個新的概念 “熵”。20L. Boltzmann 波耳茲曼波耳茲曼 “熵”的物理意義 S = k logW 建立了“熵”此宏觀物理量與某一宏觀狀態(tài)所對應的微觀狀態(tài)數(shù)之間的相互聯(lián)系。S = k logWF = m aE = m c2牛頓運動定律愛因斯坦質(zhì)能關系 21 焓判據(jù)與熵判據(jù)的定量關系 研究表明

8、：在溫度、壓強一定的條件下，化學反應自發(fā)進行方向的判據(jù)是 G = H - TS G = H - TS 0 反應能自發(fā)進行反應能自發(fā)進行G = H - TS 0 反應不能自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行 G = H - TS 0 反應達到平衡狀態(tài)反應達到平衡狀態(tài)（ G 吉布斯自由能吉布斯自由能）JWGibbs吉布斯吉布斯22放熱放熱反應 熵減熵減反應 判斷下列反應的進行趨勢判斷下列反應的進行趨勢 NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) H 0 S 0 S 0 NH4Cl(s) = NH3(s) + HCl(g) 23街頭一景24 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2

9、(g)， 如果該反應速率極慢，如何加快反應速率如果該反應速率極慢，如何加快反應速率？請說明上述反應在什么條件下，可以自發(fā)進行？請說明上述反應在什么條件下，可以自發(fā)進行？ 已知，已知， 298K、101KPa下反應下反應 H = - 113.0 KJmol-1 ，S = - 143.5 Jmol-1K-1 汽車尾氣中含有汽車尾氣中含有NO、CO等有害氣體。怎樣將等有害氣體。怎樣將它們轉(zhuǎn)化為可參與大氣循環(huán)的氣體？它們轉(zhuǎn)化為可參與大氣循環(huán)的氣體？ T 787K t514 25 知識回顧知識回顧 化學反應與能量的變化 化學反應與熵值的變化 “焓”與“熵”共同對化學反應的自發(fā)性產(chǎn)生影響 吉布斯自由能的定

10、量判斷 理解反應理解反應設計反應設計反應26OHOHCCOOOH-O-O-CCOOO-OCCO-O無色無色紫色紫色27反應進行的方向反應進行的方向 焓判據(jù)與熵判據(jù)焓判據(jù)與熵判據(jù)OH+ NaOHONa+ H2OCH3CH2OH + NaOHCH3CH2ONa + H2O結構與性質(zhì)的關系結構與性質(zhì)的關系28 值得說明的若干問題 對反應以上的討論，僅限于反應體系的自身行為 反應的可行性與反應的現(xiàn)實性的關系（反應的趨勢的強弱不等同于反應速率的快慢）（反應的趨勢的強弱不等同于反應速率的快慢）29 從“熵”的角度看世界薛定諤所著薛定諤所著生命是什么？生命是什么？ “熱力學第二定律是一個最深刻、最普遍的定律。它有著自身憂郁的美，象所有重要定律一樣，引起人們的崇敬之情?！?英國作