化學反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)

化學反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)第一頁，共27頁?；瘜W反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)第二頁，共27頁?；瘜W反應(yīng)進行的快慢化學反應(yīng)的限度化學反應(yīng)進行的方向——化學反應(yīng)速率——化學平衡——能量判據(jù)和熵判據(jù)化學反應(yīng)原理的組成部分：第三頁，共27頁?；瘜W反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)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，我們非常清楚，因為它們有明顯的自發(fā)性。3、室溫下冰塊自動融化；4、墨水擴散；5、食鹽溶解于水；第四頁，共27頁。一、自發(fā)反應(yīng)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)（P39交流與討論）化學反應(yīng)中的自發(fā)過程（P40你知道嗎？）共同特點：△H＜0，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(1)一定條件指的是一定溫度和一定壓強，外界幫助可以是通電、光照等。(2)自發(fā)反應(yīng)在恰當條件下才能實現(xiàn).第五頁，共27頁。二、自發(fā)過程的能量判據(jù)（焓判據(jù)）能量判據(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)律就是能量判據(jù)。（釋放熱量或?qū)ν庾龉Γ└吣軕B(tài)→低能態(tài)+能量能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，即△H＜0的反應(yīng)有自發(fā)進行的傾向，焓判據(jù)是判斷化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)之一。第六頁，共27頁。（1）多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應(yīng)是放熱反應(yīng)（2）有不少吸熱過程也能自發(fā)進行（3）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)進行說明：如：硝酸銨溶于水（P40觀察與思考？）如：第七頁，共27頁。練習:已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為：①C(金剛石、s)+O2(g)＝CO2(g)

△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/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AC第八頁，共27頁。有序混亂第九頁，共27頁?；靵y度：

表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。——混亂度的增加意味著體系變得更加無序混亂度與熵

熵：

熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)，符號為S——體系的無序性越高，即混亂度越高，熵值就越大第十頁，共27頁。CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金剛石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7標準狀況下：1mol不同物質(zhì)的熵S(Jmol-1K-1)

第十一頁，共27頁。

水的三態(tài)的熵（S表示物質(zhì)的量為1mol）S（s）＜S（l）＜S（g）第十二頁，共27頁。同一物質(zhì),氣態(tài)時熵最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時最小。歸納：第十三頁，共27頁。熵增:在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向熵變△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?！鱏=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵反應(yīng)的△S越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進行第十四頁，共27頁。三、自發(fā)過程的熵判據(jù)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，是判斷化學反應(yīng)方向的另一判據(jù)——熵判據(jù)。第十五頁，共27頁。

很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)判斷同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個判據(jù)兼顧。由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復合判據(jù)將更適合于所有的過程。第十六頁，共27頁。正確判斷一個化學反應(yīng)是否能夠自發(fā)進行必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變恒溫恒壓時判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進行△H＜0△S>0△H>0△S＜0△H＜0△S＜0△H>0△S>0自發(fā)非自發(fā)不一定不一定第十七頁，共27頁。

研究表明：在溫度、壓強一定的條件下，化學反應(yīng)自發(fā)進行方向的判據(jù)是

△G=△H-T△S（G叫作吉布斯自由能）△G=△H-T△S＜0

反應(yīng)能自發(fā)進行△G=△H-T△S＞0反應(yīng)不能自發(fā)進行△G=△H-T△S＝0反應(yīng)達到平衡狀態(tài)第十八頁，共27頁。四、焓變和熵變對反應(yīng)方向的共同影響1.△H<0，△S>0該反應(yīng)一定能自發(fā)進行；如：Mg(s)+2HCl(aq)

=MgCl2(aq)+H2(g)2.△H>0，△S<0該反應(yīng)一定不能自發(fā)進行；如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3.△H<0，△S<0該反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行如：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)4.△H>0，△S>0該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進行如：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)判斷依據(jù)：△G=

△H－T△S＜

0反應(yīng)能自發(fā)進行（P42交流與討論）第十九頁，共27頁。溫度對反應(yīng)自發(fā)性的情況

類型△H△S△H—T△S反應(yīng)的自發(fā)性1—+2+—3——4++永遠是—在任何溫度都是自發(fā)反應(yīng)永遠是+在任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng)在高溫+在低溫—在低溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫—在低溫+在低溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng)第二十頁，共27頁。1．反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。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，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題了。注意2．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。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸?。第二十一頁，?7頁。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熵增熵減小結(jié)：焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)第二十二頁，共27頁。練習:1.下列說法不正確的是A.焓變是一個與反應(yīng)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(yīng)是放熱反應(yīng)。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(yīng)能否自發(fā)進行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D.一個反應(yīng)能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)C第二十三頁，共27頁。2.下列反應(yīng)中，熵減小的是D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D第二十四頁，共27頁。3.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。4.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第二十五頁，共27頁。5.下列說法正確的是∶（）A、凡是