化學反應中能量的變化

關(guān)于化學反應中能量的變化第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三①自然界中水總是從高處往低處流；②電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動；③室溫下冰塊自動融化；④墨水擴散；⑤食鹽溶解于水；⑥火柴棒散落等。第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三鎂條燃燒；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3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三1、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。【歸納小結(jié)】如何判斷一個過程，一個反應能否自發(fā)進行？第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三尋找反應能否自發(fā)進行的判據(jù)第四節(jié)化學反應進行的方向第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三酸堿中和、鎂條燃燒等這些一定條件下能自發(fā)發(fā)生的反應有何共同特點？【思考與交流】共同特點：△H<O即放熱反應放熱反應使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<O有利于反應自發(fā)進行從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？一般情況下，△H<O即放熱反應易發(fā)生自發(fā)反應。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三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）?！練w納與總結(jié)】一、能量判據(jù)（焓判據(jù)）第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=＋37.30kJ/mol自發(fā)反應一定要△H<O？結(jié)論：△H<O有利于反應自發(fā)進行，自發(fā)反應不一定要△H<O【思考與交流】△H=＋56.7kJ/mol△H=＋74.9kJ/mol焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素,但不是惟一因素。第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三二、熵判據(jù)1、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。2、熵是體系混亂度的量度，即熵是用來描述體系的混亂度，符號用S表示,單位：J?mol-1?K-1

。體系混亂度越大，熵值越大；體系混亂度越小，熵值越小。同一物質(zhì)，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。3、產(chǎn)生氣體的反應、氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應，熵變通常都是正值（△S＞0），為熵增加反應。第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三【知識拓展】物質(zhì)所具有的能量H熵變熵焓變焓計算公式單位符號定義生成物焓與反應物焓之差KJ·mol-1混亂度SJ·mol-1·K-1J·mol-1·K-1KJ·mol-1△H△S△H=H(生成物)－H(反應物)△S=S(生成物)－S(反應物)生成物總熵與反應物總熵之差第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三火柴散落、墨水擴散過程混亂度如何變化？混亂度越大越穩(wěn)定，△S>0有利于反應自發(fā)進行。從混亂度角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？【思考與交流】【歸納與總結(jié)】自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理，也就是反應方向判斷的熵判據(jù)第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三自發(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(jié)論：△S>O有利于反應自發(fā)進行，自發(fā)反應不一定要△S>O【思考與交流】熵變是反應能否自發(fā)進行一個因素,但不是惟一因素。第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)這個反應能否自發(fā)進行？已知：△H(298K)=178.2KJ?mol,

△S(298K)=169.6J?mol-1?K-1思考第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三化學反應的最終判據(jù)到底是什么呢？△G=△H—T△S三、復合判據(jù)（自由能變化）當△G<0時，反應自發(fā)進行當△G>0時，反應不自發(fā)進行當△G=0時，平衡狀態(tài)自主學習：P38科學視野第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三溫度對反自發(fā)性的情況

類型△H△S△H—T△S反應的自發(fā)性1—+2+—3——4++永遠是—在任何溫度都是自發(fā)反應永遠是+在任何溫度下都是非自發(fā)反應在高溫+在低溫—在低溫是自發(fā)反應在高溫是非自發(fā)反應在高溫—在低溫+在低溫是非自發(fā)反應在高溫是自發(fā)反應第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三▲需要注意：(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(jié)果，所以應兩個判據(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)(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。第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三(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(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；高溫高壓石墨轉(zhuǎn)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，該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三【課堂達標測試】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。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，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18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三3、下列說法正確的是∶（）A、凡是放熱反應都是自發(fā)的，由于吸熱反應都是非自發(fā)的；B、自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減少或不變；C、自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)；D、自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn)。4、自發(fā)進行的反應一定是∶（）A、吸熱反應；B、放熱反應；C、熵增加反應；D、熵增加或者放熱反應。CD第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三5、250C和1.01×105Pa時，反應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；B、是放熱反應；C、是熵減少的反應；D、熵增大效應大于能量效應。D第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三6、下列說法不正確的是（）A.焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進行的反應都是放熱反應。B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。C.一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應放熱還是吸熱D.一個反應能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)C第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三D8、下列反應中，熵減小的是（）A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)7、以下自發(fā)反應可用能量判據(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=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三影響因素：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(jié)：焓減小有利于反應自發(fā)，熵增大有利于反應自發(fā)第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期三規(guī)律方法總結(jié)自發(fā)反應中的焓變和熵變的關(guān)系1、在溫度、壓力一定的條件下，放熱的熵增