第二章第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

第二章第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向第1頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、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)從低處往高處流；(2)生活中電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)，其反方向也不會(huì)自動(dòng)進(jìn)行；(3)生活中一般在室溫下，冰塊會(huì)融化；鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，這些過(guò)程都是自發(fā)的，其逆過(guò)程就是非自發(fā)的。第2頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、放熱的自發(fā)反應(yīng)(1)甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=-802.3kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)

△H=-824kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);

△H=-571.6kJ/mol第3頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、吸熱的自發(fā)過(guò)程(1)室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類(lèi)的溶解等都是自發(fā)的吸熱過(guò)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=+74.9kJ/mol4、既不吸熱也不放熱的自發(fā)過(guò)程兩種理想氣體的混合等第4頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。2、自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就稱(chēng)為自發(fā)反應(yīng)。第5頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月說(shuō)明：(1)自然界中水由高處往低處流是自發(fā)過(guò)程，其逆過(guò)程就是非自發(fā)過(guò)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(guò)程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來(lái)完成有用功。如向下流動(dòng)的水可推動(dòng)機(jī)器，甲烷燃燒可在內(nèi)燃機(jī)中被利用來(lái)做功，可將氫氣燃燒反應(yīng)設(shè)計(jì)成燃燒電池等。(3)非自發(fā)過(guò)程要想發(fā)生，則必須對(duì)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6頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1、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)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。2、熵判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的本質(zhì)取向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序，導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理，是反應(yīng)方向判斷的熵判據(jù)。說(shuō)明：(1)自發(fā)過(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的傾向(即能量判據(jù))；自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂度的傾向(即熵判據(jù))第7頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)對(duì)于密閉體系，在恒壓和不作其他功的條件下發(fā)生變化，吸收或放出的熱量等于體系的焓的變化。(3)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。(4)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。第8頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用(1)由能量判據(jù)知：放熱過(guò)程常常是容易進(jìn)行的。(2)由熵判據(jù)知：若干熵增的過(guò)程是自發(fā)的。(3)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)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)(吉布斯自由能變△G)將更適合于所有的過(guò)程。(4)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(guò)程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)。第9頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(5)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(shí)現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量，該過(guò)程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。(6)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(shí)，這一反應(yīng)就是自發(fā)的反應(yīng)。第10頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1：下列過(guò)程是非自發(fā)性的是()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：碳銨[(NH4)2CO3]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()A、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大。B、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)分解D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。DA第11頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3：下列說(shuō)法正確的是(

)A、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)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(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)。D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。C解析：放熱反應(yīng)常常是容易進(jìn)行的過(guò)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。過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，是否能實(shí)現(xiàn)還要看具體的條件。第12頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月規(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(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明顯變化或增加的過(guò)程，如甲烷燃燒、氫氣和氯氣化合等。2、吸熱的自發(fā)過(guò)程是熵增加的過(guò)程，如冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、無(wú)熱效應(yīng)的自發(fā)過(guò)程是熵增加的過(guò)程，如兩種理想氣體的混合等。第13頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)題：1、科學(xué)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(wèn)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(wú)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(lái)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=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=