化學反應(yīng)進行方向精品

1、關(guān)于化學反應(yīng)進行的方向精品第1頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四研究化學反應(yīng)進行的快慢研究化學反應(yīng)進行的程度研究化學反應(yīng)能否發(fā)生的問題-化學反應(yīng)速率問題-化學平衡問題-化學反應(yīng)進行的方向化學反應(yīng)原理第2頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四火柴棒散落水往低處流鎂條燃燒酸堿中和墨水擴散第3頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四花開花謝第4頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四自然界中水總是從高處往低處流； 墨水擴散，食鹽溶解于水如何判斷一個過程，一個反應(yīng)能否自發(fā)進行？1、生活中的自發(fā)過程 生活中電流總是從電位高的地方向電

2、位低的地方流動，其反方向也不會自動進行；生活中一般在室溫下，冰塊會融化；鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。第5頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四化學反應(yīng)的方向1.自發(fā)過程:在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程. 自發(fā)過程的特征：有明確的方向性，具有做功的本領(lǐng)。要逆轉(zhuǎn)必須借助外界做功。2.非自發(fā)過程 ：在一定條件下，需要外界做功才能進行的過程。3. 自發(fā)反應(yīng):在一定條件下無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng).第6頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四自發(fā)過程：在一定條件下，不需要外力作用

3、就能自動進行的過程；非自發(fā)過程：在一定條件下，需持續(xù)借助人為 作用才能進行的過程。 一、自發(fā)過程與非自發(fā)過程點燃2H2 + O2 = 2H20 NaOH + HCl = NaCl + H2O通電2H2O=2H2+O2自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個反應(yīng)可以自發(fā)地 進行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應(yīng)。第7頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四說明：(1)自然界中水由高處往低處流是自發(fā)過程，其逆過程就是非自發(fā)過程，甲烷與氧氣混合遇火就燃燒是自發(fā)反應(yīng)，其逆向是非自發(fā)反應(yīng)。 (2)自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來完成有用功。如向下流動的水可推動機器 ，甲烷燃燒可在內(nèi)燃機中被利用來做功，可將

4、氫氣燃燒反應(yīng)設(shè)計成燃燒電池等。 (3)非自發(fā)過程要想發(fā)生，則必須對它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。第8頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四(4)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)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。如水泵可以把水從低水位升至高水位；用高溫可使石灰石分解。實現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。(5)反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。如常溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自發(fā)性的，但在1273K時，這一反應(yīng)就是自發(fā)的反應(yīng)。第9頁，共53頁，2022年，5月

5、20日，13點3分，星期四注意：1.自發(fā)過程是一種傾向，不一定發(fā)生。 例如：綁緊口的氣球里面的氣體和沒綁口的氣球里面的氣體都有自發(fā)混合到大氣里面的傾向，但是只有沒綁口的氣球里面的氣體能夠混合到大氣中。2、過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程發(fā)生的速率。如鋼制器件腐蝕、酸堿中和等例子。 3、反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。如石灰石分解，常溫下是非自發(fā)的，但在1273K時是自發(fā)的反應(yīng)。第10頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四知道了某過程有自發(fā)性之后，則可判斷出過程的方向可確定過程是否一定會發(fā)生可預測過程發(fā)生完成的快慢可判斷過程的熱效應(yīng)A練習：第11頁，共53頁，2

6、022年，5月20日，13點3分，星期四2、放熱的自發(fā)反應(yīng)(1)甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-802.3 kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/mol(3)Fe(OH)2：4Fe(OH)2 + O2(g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3 ; H 0NH3 + HCl = NH4Cl H 0共同點放熱反應(yīng)H0第12頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四3、吸熱的自發(fā)過程 (1

7、)室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類的溶解等都是自發(fā)的吸熱過程。(2)N2O5分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol(3) 碳銨的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol4、既不吸熱也不放熱的自發(fā)過程兩種理想氣體的混合等第13頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四練習：判斷自發(fā)與非自發(fā)（室溫下）（1）打開活塞，分液漏斗中的水流進燒杯 （2）鎂帶燃燒 （3）氫氣燃燒 （4）水分解成H2和O2過程 自發(fā)自發(fā)自發(fā)非自發(fā)第14頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四判斷化學

8、反應(yīng)方向的依據(jù)思考：高山流水為什么是自發(fā)過程？對于化學反應(yīng)，體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時體系會對外做功或者釋放熱量H 0）因此：反應(yīng)的焓變是制約化學反應(yīng)是否自發(fā)進行的因素之一。第15頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)H0二. 反應(yīng)方向的焓判據(jù)：第16頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時體系會對外做功或者釋放熱量H 0）。多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應(yīng)是放熱反應(yīng)，如常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的，反應(yīng)放熱 4Fe(OH)2(s)

9、 + 2H2O(l) + O2(g) = 4Fe(OH)3(s)； H=444.3KJ/mol一、 能量判據(jù)第17頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四 1.焓判據(jù)：自發(fā)過程的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時體系會對外部做功或釋放熱量)，這一經(jīng)驗規(guī)律就是焓判據(jù)，是判斷化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)之一。二、焓判據(jù)放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定， H O有利于反應(yīng)自發(fā)進行。第18頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應(yīng)是放熱反應(yīng)，如常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的，反應(yīng)放熱 4Fe(OH)2(s) + 2H2

10、O(l) + O2(g)=4Fe(OH)3(s)； H=444.3KJ/mol自發(fā)過程的變化趨勢之一：能量趨于降低第19頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四但是，有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行，如 NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g) +CH3COONH4（aq）+H2O（l）； H（298K）=37.3KJ/mol 還有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行，如在室溫下吸熱反應(yīng)的碳酸鈣分解反應(yīng)不能自發(fā)進行，但同樣是這個吸熱反應(yīng)在較高溫度（1200K）下則能自發(fā)進行。放熱反應(yīng)過程中體系能量降低,因此具有自發(fā)進行的傾向,- 焓（H）

11、判據(jù)第20頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四由此可見運用能量判據(jù)主要依據(jù)反應(yīng)焓變，而焓變（H）的確是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。第21頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四小結(jié):焓變作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)：若 H0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進行， 而逆向反應(yīng)能自發(fā)進行。第22頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四克勞修斯（德國）熵S第23頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四火柴棒散落墨水擴散由有序變?yōu)闊o序同一種物質(zhì)，其氣態(tài)時會通過分子的擴散自發(fā)形成均勻的混合物硝酸銨溶于水要吸熱，但它

12、能自發(fā)向水中擴散為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無關(guān) 的過程的自發(fā)性，提出了在自然界還存在 著另一種能夠推動體系變化的因素熵第24頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四墨水滴入水中氣體的擴散第25頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四固體的溶解第26頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四墨水、氣體擴散，固體的溶解一副嶄新的撲克牌被洗過后會怎樣？如果沒有法律的制約，世界會怎樣？下課鈴一響教室里會怎樣？你能發(fā)現(xiàn)這些看似不相干的事件之間的聯(lián)系嗎？第27頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向1、在密閉條件下，體系

13、由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向稱為熵。2、符號用S表示。單位：J/(molK)或 Jmol-1K-13、體系混亂度越大,熵值越大. 同一物質(zhì)，S（g）S（l）S（s）。 反應(yīng)前后，體系中n（氣）越多，S越大。 例：2NH3(g) = N2(g) + H2(g) 4、熵變：S=S(生成物總)+S(反應(yīng)物總)二、熵判據(jù)第28頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1S(g)S(l)S(s)三種狀態(tài)下水的熵 冰 水 水蒸氣第29頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四4、熵變和熵增原理（1）熵

14、變（S）化學反應(yīng)中要發(fā)生物質(zhì)的變化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著熵變。 S=S生成物S反應(yīng)物 產(chǎn)生氣體的反應(yīng)、氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值（ S 0），為熵增加的反應(yīng)。許多熵增反應(yīng)在常溫常壓下能自發(fā)進行，有些在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行。 （2）在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，這個原理叫做熵增原理。該原理是用來判斷過程的方向的又一個因素，又稱為熵判據(jù)。第30頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)推論：S O有利于反應(yīng)自發(fā)進行， 自發(fā)反應(yīng)不一定要S O

15、結(jié)論：熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進行的一個因素,但不是惟一因素。 第31頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四特點：體 系趨 于（1）高能 低能 即H O結(jié)論：H O熵增反應(yīng)均具有自發(fā)進行的傾向，即反應(yīng)有可能發(fā)生。第32頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四 要正確判斷一個化學反應(yīng)能否自發(fā)進行,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變H和熵變S思考交流第33頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四5、焓判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用1、由焓判據(jù)知放熱過程（H0）常常是容易自發(fā)進行；2、由熵判據(jù)知若干熵增加（S0）的過程是自發(fā)的； -10的液態(tài)水能自動結(jié)冰成為固態(tài)、鋁熱反應(yīng)是熵減反

16、應(yīng)，它在一定條件下也可自發(fā)進行。因此熵判據(jù)判斷過程的方向也是不全面的3、很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)去判斷同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復合判據(jù)自由能將更適合于所有的反應(yīng)過程。第34頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四美國物理化學家吉布斯 自由能G第35頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四三、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響（復合判據(jù)-自由能變化）在一定條件下，一個化學反應(yīng)能否自發(fā)進行，既可能與反應(yīng)焓變（H）有關(guān)，又可能與反應(yīng)熵變（S）有關(guān)。在溫度、壓強一定的條件下，我們要判別

17、化學反應(yīng)的方向要考慮H、 S共同影響的結(jié)果。 反應(yīng)焓變(能量判據(jù))反應(yīng)方向 反應(yīng)熵變(熵判據(jù)) （復合判據(jù)-自由能變化）復合判據(jù)第36頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四1、體系自由能變化（符號G，單位為kJ/mol）綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響： G=HTS 這是恒溫恒壓下判斷化學反應(yīng)自發(fā)進行的判據(jù)，它不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)，由上述關(guān)系式可推知：2、反應(yīng)進行方向的判斷方法： G =HTS0 (即H0)的反應(yīng)能自發(fā)進行。 G =HTS=0 反應(yīng)達到平衡狀態(tài) G= HTS0 (即H0, S0, S0 ,或H0 ,S0 時,反應(yīng)是否自發(fā)進行與溫度有關(guān)，一般低溫時

18、焓變影響為主，高溫時，熵變影響為主，而溫度影響的大小要H、S的具體數(shù)值而定。3、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)生的速率。如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實現(xiàn)。第39頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四4、吉布斯自由能判斷反應(yīng)自發(fā)進行的方向 G= H -TS NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H0 S 0 S0判斷這兩個反應(yīng)什么條件下自發(fā)進行低溫可行高溫可行第40頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四影響因素：化學反應(yīng)的方向 反應(yīng)焓變 反應(yīng)熵變共同影響吸熱放熱

19、熵增熵減焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)溫度課堂小結(jié)第41頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四典例剖析例1 下列過程是非自發(fā)的是（ ）A、水由高處向低處流； B、天然氣的燃燒；C、鐵在潮濕空氣中生銹；D、室溫下水結(jié)成冰例2 碳酸銨(NH4)2CO3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（ ）A、其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大；B、其分解是因為外界給予了能量；C、其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解；D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。DA第42頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四3、下列說法正確的是（ ）A、放熱反

20、應(yīng)一定是自發(fā)進行的反應(yīng)；B、吸熱反應(yīng)一定是非自發(fā)進行的；C、自發(fā)進行的反應(yīng)一定容易發(fā)生；D、有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。4、250C和1.01105Pa時，反應(yīng) 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）； H=56.76kJ/mol，自發(fā)進行的原因是A、是吸熱反應(yīng)；B、是放熱反應(yīng)；C、是熵減少的反應(yīng)；D、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。DD第43頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四規(guī)律方法總結(jié)自發(fā)反應(yīng)中的焓變和熵變的關(guān)系：1、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；也可能是熵無明顯變化或增加的過程，如甲烷燃燒、氫氣和氯氣化合等。2、吸熱的自發(fā)過程是熵增加的過程，如

21、冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是熵增加的過程，如兩種理想氣體的混合等。第44頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四例3：下列說法正確的是( )A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)性的B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C、自發(fā)反應(yīng)在恰當條件下才能實現(xiàn)。D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)。 C 解析：放熱反應(yīng)常常是容易進行的過程，吸熱反應(yīng)有些也是自發(fā)的；自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大 ，可能減少，也可能不變。如Fe生銹、H2燃燒的過程是熵減小的過程，NH4NO3晶體溶于水，NH4HCO3分解是熵增的過程。H2和Cl2混合反應(yīng)熵基本不變的過程。

22、自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，是否能實現(xiàn)還要看具體的條件。第45頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四練習題：1、科學家根據(jù)體系存在著力圖使_和_的自然現(xiàn)象，提出了相互關(guān)聯(lián)的_和_，為最終解決上述問題提供了必要的理論根據(jù)。試分別舉一例_，_。自身能量趨于“最低”“有序”變?yōu)椤盁o序”能量判據(jù)熵判據(jù)鐵在潮濕空氣中生銹硝酸銨溶于水2、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是( )A、硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g

23、)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD第46頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四3下列說法中，正確的是 ( ) A化學反應(yīng)總是伴隨著能量變化的 B能夠自發(fā)進行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng) C只有放熱反應(yīng)才能夠自發(fā)進行 D能夠自發(fā)進行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成4下列物質(zhì)中，熵值(S)最大的是 ( ) A金剛石 BCl2(l) CI2(g) DCu(s)ABC第47頁，共53頁，2022年，5月20日，13點3分，星期四5水在273 K、101105Pa時可轉(zhuǎn)化為固態(tài)，在373 K時則又可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。若分別用S(g)、S(1)、S(s)表示水的氣、液、固三種狀態(tài)的熵值，則下列表達式中，正確的是 ( ) AS(g)S(1)S(1)S(s) CS(g)S(1)= S(s) DS(g)S(s)S(1)6、有關(guān)化學反應(yīng)的說法，正確的是( )A、