化學反應進行的方向

化學反應進行的方向第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五水總是自發(fā)地由高處往低處流自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，請同學們聯(lián)系生活知識，列舉一些能自動發(fā)生的例子？第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五自然界中水總是從高處往低處流；電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動；室溫下冰塊自動融化；墨水擴散；食鹽溶解于水；火柴棒散落等。第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五鎂條燃燒；酸堿中和；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，鋅與CuSO4溶液會自動反應生成Cu和ZnSO4等，這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五Na投入H2O中鐵生銹第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五Cu和AgNO3反應NaOH和HCl反應第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五1、自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程2、自發(fā)反應：在給定的一組條件下，一個反應可以自發(fā)地進行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應?！練w納小結】如何判斷一個過程，一個反應能否自發(fā)進行？3、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。第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五2.酸堿中和、鎂條燃燒都是能自發(fā)發(fā)生的反應，有何共同特點？【思考與交流】共同特點：從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？2.△H<0即放熱反應1.高山流水為什么是自發(fā)過程？1.體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五一、焓判據(jù)（能量判據(jù)）反應物的總能量高生成物的總能量低放熱反應△H＜0第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H＜

0）。一、焓判據(jù)（能量判據(jù)）（1）多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應是放熱反應注意：第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五只有放熱反應（△H<0）才能自發(fā)進行嗎？【思考與交流】NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=＋37.30kJ/mol△H=＋56.7kJ/mol△H=＋74.9kJ/mol2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H＜

0）。一、焓判據(jù)（能量判據(jù)）（1）多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應是放熱反應注意：（2）有不少吸熱過程也能自發(fā)進行結論：1.△H<0有利于反應自發(fā)進行，自發(fā)反應不一定要△H<0。2.焓變是反應能否自發(fā)進行的因素之一,但不是唯一因素。第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五生活中的另類自發(fā)過程第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五固體的溶解第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五一副嶄新的撲克牌被洗過后會怎樣？下課鈴一響教室里會怎樣？克勞修斯

（德國）熵S你能發(fā)現(xiàn)這些看似不相干的事件之間的聯(lián)系嗎？第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五熵（S）：1.描述體系混亂度的物理量

混亂度——表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。

2.符號：S單位：J?mol-1?K-13.大小判據(jù)：（1）物質的混亂度：體系混亂度越大，熵值越大；（2）同一條件：不同物質的熵值不同；

（3）物質的存在狀態(tài)：S(g)>S(l)>S(s)。

第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五S(g)>S(l)>S(s)三種狀態(tài)下水的熵

冰水水蒸氣第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五反應的熵變反應熵變:反應產物的總熵與反應物總熵之差(1)符號：△S(2)表達式:△S=∑S(生成物)–∑S(反應物)(3)正負判斷：①氣體體積增大的反應，△S>0,熵增加反應②氣體體積減小的反應，△S<0,熵減小反應

第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五【探究】下列自發(fā)過程熵變的特點1、冰→

液態(tài)水

→

水蒸氣2、氯化鈉晶體溶于水3、自發(fā)進行的吸熱反應：N2O5分解：

2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol碳酸銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9kJ/mol共同點：熵（S）增加第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五二.熵判據(jù)

在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理。是在用來判斷化學反應方向時就稱為熵判據(jù)注意：（1）熵變只是反應能否自發(fā)進行的一種因素；（2）熵變（△S）只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無關；（3）熵判據(jù)只判斷一定條件化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)△S=－39.35J?mol-1?K-1

結論：1.△S>0有利于反應自發(fā)進行，自發(fā)反應不一定要△S>0;【思考與交流】2.熵變是反應能否自發(fā)進行的因素之一,但不是唯一因素。小結：自發(fā)過程的變化趨勢

1.能量趨于降低2.混亂度趨于增加第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)這個反應能否自發(fā)進行？已知：△H(298K)=+178.2KJ?mol-1,

△S(298K)=+169.6J?mol-1?K-1思考第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五化學反應的最終判據(jù)到底是什么呢？△H—T△S第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五三、復合判據(jù)焓變與熵變對反應方向的共同影響

1.判據(jù)：△H-T△S2.判據(jù)與反應的自發(fā)性：

<0反應自發(fā)進行△H-T△S=0反應達平衡狀態(tài)

>0反應不能自發(fā)進行第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)△H=-78.3kJ/mol△S=494.4J/mol/K一定能自發(fā)反應CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)△H=110.5kJ/mol△S=-89.4J/mol/K

一定不能自發(fā)反應4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)△H=-444.3kJ/mol△S=-280.1J/mol/K低溫下能自發(fā)反應NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=37.30kJ/mol△S=184.0J/mol/K高溫下能自發(fā)反應舉例：第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五焓變熵變化學反應能否自發(fā)進行H＜0S＞0H＞0S＜0H＜0S＜0H＞0S＞0科學家們總結出了一條公式△G＝△H－T△S，△G代表的是自由能，用自由能來判斷反應進行的方向是最全面最科學的，當△G<0時，反應就可以自發(fā)進行任何溫度都自發(fā)進行不能自發(fā)進行較低溫度時自發(fā)進行高溫時自發(fā)進行總結：第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五3.適用判據(jù)應注意的問題：（1）判斷反應的自發(fā)性要結合△H和△S，利用△H-T△S（2）條件是一定溫度、壓強下（3）反應具有自發(fā)性，只能說明這個反應有進行的趨勢，但這個反應到底能不能反應，那還要看反應進行的限度和反應進行的速率。第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五影響因素：化學反應的方向

反應焓變

反應熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減小結：焓減小有利于反應自發(fā)，熵增大有利于反應自發(fā)第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五(1)很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)判斷同一個反應，可能會出現(xiàn)相反的判斷結果，所以應兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A)和熵判據(jù)組合成的復合判據(jù)(吉布斯自由能變△G)將更適合于所有的過程。(2)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如: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)；又如裝在不同地方的氣體等例子。注意：第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五(3)在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質。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；高溫高壓石墨轉化為金剛石的例子，實現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量，