化學(xué)反應(yīng)的方向和限度

1、2022-2-19第二單元第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度化學(xué)反應(yīng)的方向和限度2022-2-19 學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求： 1、焓的概念、熵的概念、焓的概念、熵的概念 2、利用焓變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向、利用焓變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向 3、利用熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向、利用熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向2022-2-19水水往往低低處處流流生活中的自發(fā)過(guò)程生活中的自發(fā)過(guò)程2022-2-19冰冰室室溫溫時(shí)時(shí)溶溶解解生活中的自發(fā)過(guò)程生活中的自發(fā)過(guò)程2022-2-19化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)一、自發(fā)反應(yīng)一、自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)：在自發(fā)反應(yīng)：在一定條件一定條件下，無(wú)需外界幫助就下，無(wú)需外界幫助就 能自動(dòng)進(jìn)

2、行的反應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)注意：注意： (1)一定條件指：一定的溫度和壓強(qiáng)一定條件指：一定的溫度和壓強(qiáng)外界幫助可以是如通電、光照等。外界幫助可以是如通電、光照等。(2)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn).2022-2-19（P39 P39 交流與討論）交流與討論）下列反應(yīng)是溫室能否自發(fā)進(jìn)行？如能，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式1.水分解生成氫氣和氧氣的反應(yīng)2.氯氣與溴化鉀溶液的反應(yīng)3.乙烯與溴單質(zhì)的反應(yīng)4.氮?dú)夂脱鯕馍梢谎趸姆磻?yīng)2022-2-191.水分解生成氫氣和氧氣的反應(yīng)2.氯氣與溴化鉀溶液的反應(yīng)3.乙烯與溴單質(zhì)的反應(yīng)4.氮?dú)夂脱鯕馍梢谎趸姆磻?yīng)不能不能能能不不能能能能

3、Cl2+2KBr=Br2+2KClC2H4+Br2 CH2BrCH2Br2022-2-19 1.C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O（l） H=-2217.5 kJ/mol 2.2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) H=-822 kJ/mol 3.4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) H=-1648.4kJ/mol 4.H2(g)+F2(g)=2HF(g) H=-546.6kJ/mol下列反應(yīng)在一定條件下能夠自發(fā)進(jìn)行，它們有哪些共同特征？化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過(guò)程共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)：H0，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)

4、變?yōu)榈湍軤顟B(tài)2022-2-19 能量判據(jù)：能量判據(jù)：體系趨向于體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軓母吣軤顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（狀態(tài)（H 0）。）。 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能自絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行發(fā)進(jìn)行，且放出的熱量越多，體系能量降低越，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全多，反應(yīng)越完全二、焓變與反應(yīng)方向二、焓變與反應(yīng)方向2022-2-19吸熱過(guò)程的反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？吸熱過(guò)程的反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？思考：思考：如：如：1、硝酸銨溶于水、硝酸銨溶于水如：如：)()()(23gCOsCaOsCaCO高溫思考：上面的幾個(gè)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)、那為什么還可思考：上面的幾個(gè)

5、反應(yīng)是吸熱反應(yīng)、那為什么還可以自發(fā)的進(jìn)行呢？以自發(fā)的進(jìn)行呢？焓變（焓變（HH）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一之一，但不是唯但不是唯一因素一因素。2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2o(l)NH4NO3(s)=NH4+ (aq) +NO3-(aq)2 2。碳酸鈣分解。碳酸鈣分解2022-2-19有序有序混亂2022-2-19三、熵變與反應(yīng)方向三、熵變與反應(yīng)方向 研究表明，除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行研究表明，除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行 的另一因素的另一因素體系的混亂度（熵體系的混亂度（熵S） 熵：熵：衡量一個(gè)

6、體系衡量一個(gè)體系混亂度混亂度的物理量叫做熵，用符號(hào)的物理量叫做熵，用符號(hào)S表示。表示。 對(duì)于同一物質(zhì)：對(duì)于同一物質(zhì)：S（g）S（l）S（s） 熵變：熵變：反應(yīng)前后體系反應(yīng)前后體系熵的變化熵的變化叫做反應(yīng)的熵變叫做反應(yīng)的熵變.用用S表示。表示。 S=S生成物總熵生成物總熵S反應(yīng)物總熵反應(yīng)物總熵 反應(yīng)的反應(yīng)的S越大越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 熵判據(jù)：熵判據(jù)：體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)，即混體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)，即混亂度增加（亂度增加（ S0）。且）。且S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。進(jìn)行。2022-2-19 1.H2O(s)H2O(l)

7、H2O(g) 2.CaCO3=CaO(s)+CO2(g)3.NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)4.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)思考：思考：判斷下列過(guò)程的熵變是大于零還是小于判斷下列過(guò)程的熵變是大于零還是小于零？零？S S0 0S S0 0S S0 0S0S0 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S0自發(fā)自發(fā)非自發(fā)非自發(fā)不一定不一定不一定不一定2022-2-19吉布斯自由能吉布斯自由能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向 NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H 0 S 0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H 0 S0判斷這兩個(gè)反判斷這兩個(gè)反應(yīng)

8、什么條件下應(yīng)什么條件下自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行G 0,自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行G0，可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)G 0，非自發(fā)進(jìn)行，非自發(fā)進(jìn)行低溫可行低溫可行高溫可行高溫可行G= H -TS 2022-2-191. H 0 該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；如：如：Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g)2. H 0，S0 該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；如：如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3. H 0，S0，S0 該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行如：如：CaCO3(s)CaO(s)+CO

9、2(g)判斷依據(jù)：判斷依據(jù)： G= HT S 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行2022-2-19說(shuō)出下列反應(yīng)中的焓變，熵變，及自發(fā)性 CO2(s) CO2(g) 2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)2K(s)+2H2O(l)=2K+(aq)+2OH-(aq)+H2(g)Ag+(aq)+Cl-=AgCl(s) HH 0 0 SS0 0 自發(fā)自發(fā)HH 0 0，SS0 0 自發(fā)自發(fā)HH 0 S0 0 自發(fā)自發(fā)HH 0 0，SS0 0 自發(fā)自發(fā)2022-2-19小結(jié)：小結(jié)：能量判據(jù)：能量判據(jù)：體系趨向于體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軓母吣軤顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顮顟B(tài)態(tài)（H H 0 0）。）。熵判據(jù)：熵判據(jù)

10、：體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)，體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)，即混亂度增加（即混亂度增加（ S S0 0）。且）。且S S越大，越有利越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。2022-2-19溫度對(duì)反自發(fā)性的情況溫度對(duì)反自發(fā)性的情況 類類型型HSH- -TS反應(yīng)的自發(fā)性反應(yīng)的自發(fā)性1+2+- -3- - -4+永遠(yuǎn)是永遠(yuǎn)是- -在任何溫度都是自發(fā)反在任何溫度都是自發(fā)反應(yīng)應(yīng)永遠(yuǎn)是永遠(yuǎn)是+在任何溫度下都是非自發(fā)在任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng)反應(yīng)在高溫在高溫+ 在低溫在低溫- -在低溫是自發(fā)反應(yīng)在低溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫在高溫- -在低溫在低溫+在低溫是非

11、自發(fā)反應(yīng)在低溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng)2022-2-19【知識(shí)拓展】【知識(shí)拓展】物質(zhì)所具有的能量物質(zhì)所具有的能量H熵變熵變熵熵焓變焓變焓焓計(jì)算公式計(jì)算公式單位單位符號(hào)符號(hào)定義定義生成物總能量與反應(yīng)生成物總能量與反應(yīng)物總能量之差物總能量之差KJmol-1混亂度混亂度SJmol-1K-1Jmol-1K-1KJmol-1HSH=H(生成物生成物)H(反應(yīng)物反應(yīng)物)S=S(生成物生成物)S(反應(yīng)物反應(yīng)物)生成物總熵與反應(yīng)生成物總熵與反應(yīng)物總熵之差物總熵之差2022-2-19化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)速

12、率化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡化學(xué)平衡能量判據(jù)和熵判能量判據(jù)和熵判據(jù)據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理的組成部分：化學(xué)反應(yīng)原理的組成部分：2022-2-191 1反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能反應(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(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。例如確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)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，什么金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判時(shí)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(wèn)題了。據(jù)能解決的問(wèn)題了。注意注意2在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干

13、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，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。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是就可能出現(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?。可以變?yōu)榻饎偸摹?022-2-19 1 下列過(guò)程是非自發(fā)的是下列過(guò)程是非自發(fā)的是 （ ） A、水由高處向低處流；水由高處向低處流； B、天然氣的燃天然氣的燃燒；燒； C、鐵在潮濕空氣中生銹；鐵在潮濕空氣中生銹； D、室溫下水結(jié)室溫下水結(jié)成冰。成冰。D2022-2-192.下列反應(yīng)中，熵減小的是下列反應(yīng)中，熵減小的是D. 2CO(g)2C(s)O2(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)

14、A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D2022-2-193.下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是行的是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2022-2-19 4. 碳酸銨（碳酸銨（NH4）2CO3在室溫下就能自發(fā)地在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法中正確的是分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法中正確的是 （ ）

15、 A、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大；熵增大； B、其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量；其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量； C、其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)碳酸銨不能自其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)碳酸銨不能自發(fā)分解；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。A2022-2-19 5、下列說(shuō)法正確的是、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)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)的；都是非自發(fā)的； B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變；

16、是熵減少或不變； C、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)；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)。自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。 6、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是 （ ） A、吸熱反應(yīng)；吸熱反應(yīng)； B、放熱反應(yīng)；放熱反應(yīng)； C、熵增加反應(yīng)；熵增加反應(yīng)；D、熵增加或者放熱反應(yīng)。熵增加或者放熱反應(yīng)。CD2022-2-197、250C和和1.01105Pa時(shí)，反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）； H=56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因是自發(fā)進(jìn)行的原因是 （ ）A、是吸熱反應(yīng)；是吸熱反應(yīng)； B、是放熱反應(yīng)；是放熱反應(yīng)；C、是熵減少的反應(yīng)；是熵減少的反應(yīng)；D、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。D2022-2-198、下列說(shuō)法不正確的是（、下列說(shuō)法不正確的是（ ）A. 焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(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。的混亂程度越大，熵值越大。C. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)