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(guò)程(1)自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)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(huì)生銹；這些過(guò)程都鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；這些過(guò)程都是自發(fā)的，其逆過(guò)程就是非自發(fā)的。是自發(fā)的，其逆過(guò)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?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性其其中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過(guò)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(diǎn)共同點(diǎn)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)E反反 E生生一、自發(fā)過(guò)程與能量判據(jù)1 1、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需要外力作、自發(fā)過(guò)程：在

3、一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。共同特點(diǎn)：體系趨向于從高能狀態(tài)共同特點(diǎn)：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(guò)程的體系取向于從高、能量判據(jù)：自發(fā)過(guò)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(shí)體系會(huì)對(duì)外部這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量做功或釋放熱量) )，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量，這一經(jīng)驗(yàn)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(shuō)法正確的是A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)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(guò)程有自發(fā)性之后，則A.可判斷出過(guò)程的方向B.可確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生C.可預(yù)測(cè)過(guò)程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過(guò)程的熱效應(yīng)A 有些過(guò)程也是自發(fā)的，這當(dāng)中有的與物質(zhì)的能量高低無(wú)關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，但用能量判據(jù)卻無(wú)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(wú)須借助外力兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行，無(wú)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(wú)序的傾向，這種推動(dòng)體系變化的因素稱(chēng)作熵。2、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)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(shí)熵最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)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(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的傾向能量判據(jù)中，自發(fā)過(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的

6、傾向 熵判據(jù)中，自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂度的傾向熵判據(jù)中，自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂度的傾向 很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)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(guò)程。將更適合于所有的過(guò)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(duì)其說(shuō)法中正確的是對(duì)其說(shuō)法中正確的是A、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體

7、系的、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大。熵增大。B、碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量、碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o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(guò)程的自發(fā)性只能用于

8、判斷過(guò)程的方向，過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)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(shí)候發(fā)生，多快才能完成，是能否發(fā)生，什么時(shí)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(wèn)題了。就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問(wèn)題了。注意2在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)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(guò)程可能是熵減小的過(guò)程，如鐵生、放熱的自發(fā)過(guò)程可能是熵減小的過(guò)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(guò)程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金的過(guò)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