化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)use

1、第二單元第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 是自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)變化過程是自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)變化過程具有一定的方向性具有一定的方向性這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展(方向性方向性)，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性自發(fā)性。T2 T1 P2 P1 h2 h1 墨滴墨滴 Q 氣體氣體 液體液體 擴(kuò)散擴(kuò)散1.1.水分解生成氫氣和氧氣的反應(yīng)水分解生成氫氣和氧氣的反應(yīng)2.2.氯氣與溴化鉀溶液的反應(yīng)氯氣與溴化鉀溶液的反應(yīng)3.3.乙烯與溴單質(zhì)的反應(yīng)乙烯與溴單質(zhì)的反應(yīng)4.4.氮?dú)夂脱鯕馍梢谎趸姆磻?yīng)氮?dú)夂脱鯕馍梢谎趸姆磻?yīng)不能不能能能不

2、能不能能能Cl2+2KBr=Br2+2KClC2H4+Br2 CH2BrCH2Br書書P42P42交流與討論交流與討論一、化學(xué)反應(yīng)具有方向性一、化學(xué)反應(yīng)具有方向性1.1.自發(fā)反應(yīng)：在一定溫度和壓強(qiáng)下，無需外自發(fā)反應(yīng)：在一定溫度和壓強(qiáng)下，無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)。界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)。例如：酸堿中和反應(yīng)、可燃物的燃燒例如：酸堿中和反應(yīng)、可燃物的燃燒、鐵器暴鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹露在潮濕空氣中會(huì)生銹等等可燃物的燃燒雖然要可燃物的燃燒雖然要“點(diǎn)燃點(diǎn)燃”這個(gè)條件，但點(diǎn)燃后這個(gè)條件，但點(diǎn)燃后就能自己燃燒，它是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。就能自己燃燒，它是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)： 一定條件指：一定的

3、溫度和壓強(qiáng)；一定條件指：一定的溫度和壓強(qiáng)；外界幫助可以是如通電、光照等。外界幫助可以是如通電、光照等。（外界持續(xù)做功）（外界持續(xù)做功）一定條件一定條件( (如加熱，高壓如加熱，高壓) )下目的下目的: :引發(fā)反應(yīng)引發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)在自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)下才能實(shí)現(xiàn). .特征：有特征：有方向性方向性，且不能自動(dòng)恢復(fù)原狀，若要，且不能自動(dòng)恢復(fù)原狀，若要 恢復(fù)必須借助外力。恢復(fù)必須借助外力。(2)(2)實(shí)例實(shí)例 N2 + O2 2NO 2H2H2 20 =0 =通電通電= 2H= 2H2 2 + O + O2 2 （1 1）非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)定義定義：在一定條件下，無外界幫助在一定條件

4、下，無外界幫助不能不能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)3 3、自發(fā)過程、自發(fā)過程定義：定義：在一定條件下，無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的在一定條件下，無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的過過程程(2)(2)實(shí)例實(shí)例水由高處向低處流；水由高處向低處流；冰融化冰融化固體溶解固體溶解（3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 物理變化物理變化 體系趨向于從體系趨向于從高能高能狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)榈湍艿湍軤顟B(tài)狀態(tài)判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)（P43 P43 你知道嗎？）你知道嗎？）（1 1）絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)）絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)( (H 0)能自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行（3 3）吸熱過程也能自發(fā)進(jìn)行）吸熱過程也能自發(fā)進(jìn)行O O( (

5、l l) )2 2H H( (s s) )C Ca aC Cl l( (g g) )2 2N NH H( (s s) )2 22 23 32 2 )()(24OHCasClNH如：硝酸銨溶于水如：硝酸銨溶于水(g)COCaO(s)(s)CaCO23 高溫（2 2）放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)）放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng) 越完全越完全H H放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)自發(fā)原因？自發(fā)原因？S)S)n研究表明，研究表明，焓變（焓變（H H）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的n因素之一，但因素之一，但不是唯一不是唯一因素。除熱效應(yīng)外，決定反因素。除熱效應(yīng)外，

6、決定反n應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一因素應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一因素體系的混亂度（熵體系的混亂度（熵S S）n 熵熵(entropy):(entropy): 描述體系混亂度的物理量，描述體系混亂度的物理量， 符號：符號：S S 單位：單位：JmolJmol-1-1KK-1 -1 熵變：反應(yīng)前后熵的變化，符號熵變：反應(yīng)前后熵的變化，符號S若變化后混亂度增大，若變化后混亂度增大， 則則S0若變化后混亂度減小，若變化后混亂度減小， 則則S溶液溶液液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)分子數(shù)增多，分子種類增多則熵增大分子數(shù)增多，分子種類增多則熵增大例如，冰變成水，例如，冰變成水， S0；水蒸氣液化，；水蒸氣液化， S0S=S生成物總熵

7、生成物總熵S反應(yīng)物總熵反應(yīng)物總熵判斷下列反應(yīng)的判斷下列反應(yīng)的S0還是還是0S0S0S0S0 H 0 H 0 S S0 0 H H 0 0 S S0 0 H 0 H 0 S0S0一定自發(fā)一定自發(fā)一定不能自發(fā)一定不能自發(fā)不一定不一定不一定不一定 研究表明：在溫度、壓強(qiáng)一定的研究表明：在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的條件下，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的判據(jù)是判據(jù)是 G = G = H - TH - TS S（ G 叫作叫作吉布斯自由能吉布斯自由能）G = H - TS 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行G = H - TS 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 G = H - TS 0 可逆

8、反應(yīng)可逆反應(yīng) H S自發(fā)趨勢自發(fā)趨勢 G G 00 0自發(fā)自發(fā)任意溫度任意溫度 任意溫度任意溫度 不自發(fā)不自發(fā)不自發(fā)不自發(fā)不自發(fā)不自發(fā)自發(fā)自發(fā)自發(fā)自發(fā)高溫高溫高溫高溫低溫低溫低溫低溫溫度影響溫度影響 00 0 0 0 0 0 00 00 00 00 00 0例題：已知例題：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，H（298K）=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1請通過計(jì)算說明該反應(yīng)在常溫能否自發(fā)進(jìn)行，在什么溫請通過計(jì)算說明該反應(yīng)在常溫能否自發(fā)進(jìn)行，在什么溫度下能自發(fā)進(jìn)行。度下能自發(fā)進(jìn)行。常溫下：常溫下： G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jm

9、ol-1K-110-3 =127.7kJmol-1所以，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。所以，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。若要讓該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則若要讓該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則G0，設(shè)溫度為，設(shè)溫度為T，代入，代入公式，求得公式，求得T=1051K所以，該反應(yīng)在所以，該反應(yīng)在1051K以上能自發(fā)進(jìn)行。以上能自發(fā)進(jìn)行?？磿磿鳳45P45問題解決問題解決 汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城燒不完全所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染的大氣污染,

10、有人提出通過有人提出通過2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 來處理來處理汽車尾氣。汽車尾氣。已知室溫（已知室溫（298K、101KPa）下：）下：H = - 113.0 KJmol-1S = -143.5 Jmol-1K-1思考：如何加快反應(yīng)速率思考：如何加快反應(yīng)速率？一種汽車尾一種汽車尾氣凈化器。氣凈化器。H-TH-TS = - 69.68 KJmolS = - 69.68 KJmol-1-1 0, 0,因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。1 1反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能，不能確定反應(yīng)是否一定

11、會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如確定反應(yīng)是否一定會(huì)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，但是能否發(fā)生，什么金剛石有向石墨轉(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，就不是焓變判斷和熵變時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是焓變判斷和熵變判斷能解決的問題了。判斷能解決的問題了。注意注意2在討論過程的方向時(shí)，在討論過程的方向時(shí)，指的是沒有外界干擾時(shí)指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，。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。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是就可能出現(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??？梢宰優(yōu)榻饎偸摹＞毩?xí)練習(xí):

12、下列說法不正確的是下列說法不正確的是A. 焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。B. 在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。的混亂程度越大，熵值越大。C. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱吸熱D. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)影響有關(guān)C下列反應(yīng)中，熵減小的是下列反應(yīng)中，熵減小的是D. 2CO(g)2C(s)O

13、2(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D練習(xí)練習(xí):n下列說法正確的是下列說法正確的是 （ ）nA、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的；應(yīng)都是非自發(fā)的；nB、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變；定是熵減少或不變；nC、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)；、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)；nD、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。n自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是自

14、發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是 （ ）nA、吸熱反應(yīng)；、吸熱反應(yīng)； B、放熱反應(yīng)；、放熱反應(yīng)；nC、熵增加反應(yīng)；、熵增加反應(yīng)；D、熵增加或者放熱反應(yīng)。、熵增加或者放熱反應(yīng)。CDn250C和和1.01105Pa時(shí)，反應(yīng)時(shí)，反應(yīng) n 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）； n H=56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因，自發(fā)進(jìn)行的原因是是 （ ）nA、是吸熱反應(yīng)；、是吸熱反應(yīng)； nB、是放熱反應(yīng)；、是放熱反應(yīng)；nC、是熵減少的反應(yīng)；、是熵減少的反應(yīng)；nD、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。D 某化學(xué)反應(yīng)其某化學(xué)反應(yīng)其H= 122 kJmol-1，S=231 Jmol-1K-1，則此反應(yīng)在下列，則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行 ( ) A在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行 B在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行 C僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行 D僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行A練習(xí)：練習(xí)：