化學反應進行的方向

1、第四節(jié)第四節(jié) 化學反應進行的方向化學反應進行的方向化學反應進行的快慢化學反應進行的快慢化學反應的限度化學反應的限度化學反應進行的方向化學反應進行的方向化學反應速率化學反應速率化學平衡化學平衡 ?生活中的自發(fā)過程生活中的自發(fā)過程(1)自然界中水由高處往低處流，而不會自然界中水由高處往低處流，而不會自動從低處往高處流；自動從低處往高處流；(2) 鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；這些過鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。 這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因為它們有明顯的自發(fā)們非常清楚，因為它

2、們有明顯的自發(fā)性性其中是否蘊藏了一定的科學原理？其中是否蘊藏了一定的科學原理？化學反應中的自發(fā)過程化學反應中的自發(fā)過程(1)甲烷燃燒：甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=802.3 kJ/mol(2)鐵生銹：鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應：氫氣和氧氣反應：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=571.6 kJ/mol共同點共同點 ?E反反 E生生, H0放熱反應放熱反應一、自發(fā)過程與焓判據(jù)一、自發(fā)過程與焓判據(jù)1 1、自發(fā)過程：、自發(fā)過程：在一定條件下不需要外力作在一定條件下不

3、需要外力作用就可以自動進行的自發(fā)過程。用就可以自動進行的自發(fā)過程。共同特點：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變共同特點：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。為低能狀態(tài)。2 2、焓判據(jù)：、焓判據(jù)：自發(fā)過程的體系取向于從高能自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)( (這時體系會對外部做這時體系會對外部做功或釋放熱量功或釋放熱量) )，這一經(jīng)驗規(guī)律就是，這一經(jīng)驗規(guī)律就是焓判據(jù)焓判據(jù)，是判斷化學反應進行方向的判據(jù)之一。是判斷化學反應進行方向的判據(jù)之一。練習練習1已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為： C(金剛石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C

4、(石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進行的過程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進行的過程C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低A C練習練習2知道了某過程有自發(fā)性之后，知道了某過程有自發(fā)性之后，則則A.可判斷出過程的方向可判斷出過程的方向B.可確定過程是否一定會發(fā)生可確定過程是否一定會發(fā)生C.可預測過程發(fā)生完成的快慢可預測過程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過程的熱效應可判斷過程的熱效應A 有些過程也是自發(fā)的，這當中有些過程也是自發(fā)的，這當中有的與物質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的有的與物質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的雖與

5、能量高低有關(guān)，但用焓判據(jù)卻雖與能量高低有關(guān)，但用焓判據(jù)卻無法解釋清楚，無法解釋清楚，例如：例如：兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進行，無兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進行，無須借助外力。須借助外力。N2O5分解：分解： 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol碳銨的分解：碳銨的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol自發(fā)進行的吸熱反應自發(fā)進行的吸熱反應二、熵、二、熵、熵增原理、熵增原理、熵判據(jù)熵判據(jù)1熵：熵：在密閉條件下，體系有由在密閉條件下，體系有由有序有序自自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序無序的傾向，這種推動

6、體系變的傾向，這種推動體系變化的因素稱作熵?；囊蛩胤Q作熵。2、熵判據(jù)：、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)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)律過程將導致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做叫做熵增原理熵增原理。是在用來判斷化學反應方。是在用來判斷化學反應方向時就稱為向時就稱為熵判據(jù)熵判據(jù)。3同一物質(zhì)在不同狀態(tài)時熵值大?。和晃镔|(zhì)在不同狀態(tài)時熵值大?。涸谠跉鈶B(tài)時熵最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時最小。氣態(tài)時熵最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時最小。體系混亂度有增體系混亂度有增加的傾向加的傾向三、焓判據(jù)和熵判據(jù)的應用三、焓判據(jù)和熵判據(jù)的應用焓判據(jù)中，自發(fā)過程取向于焓判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最低能

7、量最低能量狀狀態(tài)的傾向。態(tài)的傾向。 熵判據(jù)中，自發(fā)過程取向于熵判據(jù)中，自發(fā)過程取向于最大混亂度最大混亂度的傾向。的傾向。 很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)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)相反的判斷判斷同一個反應，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應兩個判據(jù)兼顧。由焓判據(jù)和結(jié)果，所以應兩個判據(jù)兼顧。由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合成的熵判據(jù)組合成的復合判據(jù)復合判據(jù)將更適合于所有將更適合于所有的過程。的過程。練習練習3碳銨碳銨(NH4)2CO3 在室溫下就能自發(fā)地分在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是A、碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，、

8、碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大。使體系的熵增大。B、碳銨分解是因為外界給予了能量、碳銨分解是因為外界給予了能量C、碳銨分解是吸熱反應，根據(jù)焓判據(jù)不、碳銨分解是吸熱反應，根據(jù)焓判據(jù)不能自發(fā)分解能自發(fā)分解D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。AC練習練習4下列反應中，在高溫下不能自發(fā)進行的是下列反應中，在高溫下不能自發(fā)進行的是D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D熵減熵減熵增熵增熵增熵增熵增熵增1過程

9、的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，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)生的不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。速率。 例如：金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，例如：金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時候發(fā)生，多快才能完但是能否發(fā)生，什么時候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題了。了。注意注意2在討論過程的方向時，指的是沒有外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。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)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偫纾菏?jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸?。石的。小結(jié)小結(jié)一、化學反應進行方向的判據(jù)一、化學反應進行方向的判據(jù)1焓判據(jù)焓判據(jù)2熵判據(jù)熵判據(jù)二、理解熵的含義和熵的變化二、理解熵的含義和熵的變化1、放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，、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，如金剛石和石墨的明顯變化或增加的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金屬與酸