高中化學(xué) 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)的方向課件27 魯科版選修4-魯科版高中選修4化學(xué)課件

1、第二章第二章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)W習(xí)要求1、理解能量判據(jù)、熵的概念2、利用能量判據(jù)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向3、利用熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡能量判據(jù)和熵判據(jù)生活中的自發(fā)過程(1)自然界中水由高處往低處流，而不會自動從自然界中水由高處往低處流，而不會自動從低處往高處流；低處往高處流；(2) 鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；這些過程都鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。 這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們這些生活中的現(xiàn)象將

2、向何方發(fā)展，我們非常清楚，因為它們有明顯的自發(fā)性非常清楚，因為它們有明顯的自發(fā)性其其中是否蘊藏了一定的科學(xué)原理？中是否蘊藏了一定的科學(xué)原理？化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程(1)甲烷燃燒：甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=802.3 kJ/mol(2)鐵生銹：鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=571.6 kJ/mol共同點共同點放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)E反反 E生生一、自發(fā)過程與能量判據(jù)1 1、自發(fā)過程：在一定條件下不需要外力作、自發(fā)過程：在

3、一定條件下不需要外力作用就能自動進(jìn)行的過程。用就能自動進(jìn)行的過程。共同特點：體系趨向于從高能狀態(tài)共同特點：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)為低能狀態(tài)2 2、能量判據(jù)：自發(fā)過程的體系取向于從高、能量判據(jù)：自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)( (這時體系會對外部這時體系會對外部做功或釋放熱量做功或釋放熱量) )，這一經(jīng)驗規(guī)律就是能量，這一經(jīng)驗規(guī)律就是能量判據(jù)，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。判據(jù)，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。練習(xí)1已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為： C(金剛石、s)+O2(g)=CO2(g) H1395.41kJ/mol

4、C(石墨、s)+O2(g)=CO2(g) H2393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低AC練習(xí)2知道了某過程有自發(fā)性之后，則A.可判斷出過程的方向B.可確定過程是否一定會發(fā)生C.可預(yù)測過程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過程的熱效應(yīng)A 有些過程也是自發(fā)的，這當(dāng)中有的與物質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，但用能量判據(jù)卻無法解釋清楚，例如：兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行，無須借助外力兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行，無須借助外力N2O5分解：分解： 2N2O5

5、(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol碳銨的分解：碳銨的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)二、熵與熵判據(jù)1在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，這種推動體系變化的因素稱作熵。2、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理，是判斷化學(xué)反應(yīng)方向的另一判據(jù)熵判據(jù)。3同一物質(zhì)，在氣態(tài)時熵最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時最小。三、能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用能量判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最低能量狀態(tài)的傾向能量判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最低能量狀態(tài)的

6、傾向 熵判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最大混亂度的傾向熵判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最大混亂度的傾向 很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)判斷同一個很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)判斷同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個判據(jù)兼反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ)以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)組合成的復(fù)合和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)判據(jù)將更適合于所有的過程。將更適合于所有的過程。練習(xí)練習(xí)3碳銨碳銨(NH4)2CO3 在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是對其說法中正確的是A、碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體

7、系的、碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大。熵增大。B、碳銨分解是因為外界給予了能量、碳銨分解是因為外界給予了能量C、碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分、碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解解D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。A練習(xí)練習(xí)4下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D熵減熵增熵增熵增1過程的自發(fā)性只能用于

8、判斷過程的方向，過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時候發(fā)生，多快才能完成，是能否發(fā)生，什么時候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題了。就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題了。注意2在討論過程的方向時，指的是沒有外在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸缡?jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸?。的。小結(jié)一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1能量判據(jù)2熵判據(jù)二、理解熵的含義和熵的變化1、放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，如鐵生、放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o明顯變化或增加銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o明顯變化或增加的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金屬與酸的置換反應(yīng)熵增