選修4化學(xué)反應(yīng)進行的方向

1、 選修四選修四第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向化學(xué)反應(yīng)進行的方向水總是從高處流向低處水總是從高處流向低處散熱散熱自由落體運動自由落體運動2022-4-26 化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程自發(fā)過程自發(fā)過程例如例如: 水總是自動地從高處向低處流水總是自動地從高處向低處流,鐵在鐵在 潮濕的空氣中易生銹。潮濕的空氣中易生銹。例如：欲使水從低處輸送到高處，可借助例如：欲使水從低處輸送到高處，可借助 水泵作機械功來實現(xiàn)。水泵作機械功來實現(xiàn)。在一定條件下不需外界作功，一經(jīng)引發(fā)就在一定條件下不需外界作功，一經(jīng)引發(fā)就能自動進行的過程。能自動進行的過程。要使非自發(fā)過程得以進行要使非自發(fā)過程得以進行, 外界必

2、須作功外界必須作功。自發(fā)過程的特點：自發(fā)過程的特點：特點：特點：高能狀態(tài)高能狀態(tài)低能狀態(tài)低能狀態(tài)體系對外部做功體系對外部做功釋放能量釋放能量(H0)判斷下列過程是否自發(fā)判斷下列過程是否自發(fā)（1）氯化銨溶解于水；）氯化銨溶解于水；（2）香水香氣四溢）香水香氣四溢（3）酸堿中和反應(yīng)；）酸堿中和反應(yīng)； （4）Zn與與CuSO4溶液會反應(yīng)生成溶液會反應(yīng)生成Cu和和ZnSO4；（5）常溫下）常溫下,水蒸發(fā)生成水蒸氣；水蒸發(fā)生成水蒸氣； （6）室溫下冰塊自動融化；）室溫下冰塊自動融化；（7）鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；）鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；（8）鎂條燃燒）鎂條燃燒 （9）H2和和O2的混合氣體遇明

3、火就燃燒的混合氣體遇明火就燃燒 2022-4-26曾試圖以反應(yīng)的焓變曾試圖以反應(yīng)的焓變 (H) 作為反應(yīng)自發(fā)性作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)。的判據(jù)。認為在等溫等壓條件下，當(dāng)認為在等溫等壓條件下，當(dāng) H 0時時: 化學(xué)反應(yīng)不能自發(fā)進行化學(xué)反應(yīng)不能自發(fā)進行但實踐表明但實踐表明: 有些吸熱過程有些吸熱過程(rHm 0) 亦能自發(fā)進行亦能自發(fā)進行。例如例如 1.1.NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)2.Ag2O(s) 2Ag(s) + O2(g)12 可見，把焓變作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是可見，把焓變作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)是不準確不準確、不全面的不全面的。除了反應(yīng)焓變以外除了反應(yīng)焓變以外，還還有

4、其它因素有其它因素(體系混亂度的增加和溫度等體系混亂度的增加和溫度等),也是影響許多化學(xué)和物理過程自發(fā)進行的也是影響許多化學(xué)和物理過程自發(fā)進行的因素。因素。 H=+ 14.7 kJmol-1H=+ 30.14 kJmol-12022-4-26為什么有些吸熱過程亦能自發(fā)進行為什么有些吸熱過程亦能自發(fā)進行 呢呢?NH4Cl晶體中晶體中NH4+ 和和Cl- 的排列是整齊有的排列是整齊有序的序的。NH4C1晶體進入水中后晶體進入水中后，形成水合形成水合離子離子 (以以aq表示表示 )并在水中擴散。在并在水中擴散。在NH4Cl溶液中溶液中，無論是無論是NH4+(aq)、Cl-(aq)還是水分子還是水分子

5、 ，它們的分布情況比，它們的分布情況比 NH4C1 溶解前要混亂得多。溶解前要混亂得多。例如例如 1.1.NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)H=+ 14.7 kJmol-1熵熵S2022-4-26化學(xué)反應(yīng)的熵變化學(xué)反應(yīng)的熵變S ST - S0 熵：熵是表示物質(zhì)混亂度的一個物理量熵：熵是表示物質(zhì)混亂度的一個物理量單位：單位：Jmol-1K-1符號：符號：S熵變（熵變（ S）2022-4-26注意注意：(1) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同其熵值不同；物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同其熵值不同； 同種物質(zhì)同種物質(zhì) S(g)S (1)S(s)(2) 物質(zhì)的熵值隨溫度的升高而增大；物質(zhì)的熵值隨溫度的升高而增

6、大；(3) 氣態(tài)物質(zhì)的熵值隨壓力的增大而減小。氣態(tài)物質(zhì)的熵值隨壓力的增大而減小。2022-4-26(4).在在0K時時,一個純物質(zhì)的完美晶體一個純物質(zhì)的完美晶體,其組分其組分粒子粒子 (原原 子子 、分分 或或 離子離子 )都處于完全有都處于完全有序的排列狀態(tài)序的排列狀態(tài), 混亂度最小混亂度最小, 熵值最小。熵值最小。把任何純物質(zhì)的完美晶體在把任何純物質(zhì)的完美晶體在0K時的熵值規(guī)時的熵值規(guī)定為零定為零(S00)。(5).在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致熵增加，即將導(dǎo)致熵增加，即S0S ST - S0 ST - 0 ST 1.焓判據(jù)：焓判據(jù)：學(xué)習(xí)化學(xué)的經(jīng)驗告訴我

7、們，在化學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)的經(jīng)驗告訴我們，在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)中， ，常常是容易發(fā)生，常常是容易發(fā)生的，放熱過程中體系能量的，放熱過程中體系能量 ，而，而能量越能量越 越越 因此具有自發(fā)進行因此具有自發(fā)進行的傾向。的傾向。即即H 0，反應(yīng)有利于自發(fā)進行，反應(yīng)有利于自發(fā)進行，這就是焓判據(jù)這就是焓判據(jù)!放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)降低降低低低穩(wěn)定穩(wěn)定不同不同（3）熵增原理：）熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵程將導(dǎo)致體系的熵 ，即熵變，即熵變（符號（符號 ） 零。零。 增大增大大于大于S即即S 0，反應(yīng)有利于自發(fā)進行，反應(yīng)有利于自發(fā)進行，這就是熵判據(jù)這就是熵判據(jù)!【思考與

8、交流【思考與交流】熵增大的過程一定能自發(fā)進行熵增大的過程一定能自發(fā)進行,熵減小的過程一定不能自發(fā)進行嗎？熵減小的過程一定不能自發(fā)進行嗎？例如：例如：-10的水會自動結(jié)冰為固態(tài)，的水會自動結(jié)冰為固態(tài)，這是熵減的過程，但它是放熱的這是熵減的過程，但它是放熱的還是不全還是不全面的！面的！3.復(fù)合判據(jù)（自由能判據(jù)復(fù)合判據(jù)（自由能判據(jù) ）過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的 ，不能確定過程是否一定會不能確定過程是否一定會 和和 。 綜合考慮綜合考慮 和和 的復(fù)合判據(jù)，將更的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程，只根據(jù)一個方面來適合于所有的過程，只根據(jù)一個方面來判斷反應(yīng)進行的方向是不全面的判斷反應(yīng)進行的方向是不全面的 ！方向方向發(fā)生發(fā)生過程發(fā)生的速率過程發(fā)生的速率焓判據(jù)焓判據(jù)熵判據(jù)熵判據(jù)GHT SG單位：單位：KJ/mol G0，反應(yīng)不能自發(fā)進行反應(yīng)不能自發(fā)進行焓變焓變熵變熵變自由自由能變能變反應(yīng)能否反應(yīng)能否自發(fā)進行自發(fā)進行 H0 H0 S0 S0 H0 S0 G0否否無法判斷