24《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》

1、2.4化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) v知識(shí)與能力知識(shí)與能力v了解反應(yīng)的自發(fā)性與反應(yīng)過程中能量變化及熵值變化的關(guān)系；v能夠用熵增原理判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。v【教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重難點(diǎn)】v 能夠用熵增原理判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1、高山流水高山流水是一個(gè)自動(dòng)進(jìn)行的自然過程。是一個(gè)自動(dòng)進(jìn)行的自然過程。 高處水一定會(huì)流到低處嗎？高處水一定會(huì)流到低處嗎？2、低處水可以流至高處么？、低處水可以流至高處么？3、在、在“低水高流低水高流”的過程中一旦外界停止做的過程中一旦外界停止做 功，該過程還能繼續(xù)進(jìn)行下去嗎？功，該過程還能繼續(xù)進(jìn)行下去嗎？可采取什么措施？可采取什么措施？思考與交流思考與交流自發(fā)過程：在

2、自發(fā)過程：在一定一定條條件件下，下，不需要外力作不需要外力作用用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程；就能自動(dòng)進(jìn)行的過程；非自發(fā)過程：在非自發(fā)過程：在一定條件一定條件下，下，需持續(xù)借助人需持續(xù)借助人 為作用為作用才能進(jìn)行的過程。才能進(jìn)行的過程?！居懻摗空?qǐng)盡可能多地列舉你熟知的自發(fā)過程。 知識(shí)鞏固：下列哪個(gè)過程非自發(fā)過程（知識(shí)鞏固：下列哪個(gè)過程非自發(fā)過程（ ）(A)鈉與水反應(yīng)：鈉與水反應(yīng)：2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) H=368 kJ/mol(B)鐵生銹：鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(C)氫氣和氧氣反應(yīng)：氫氣和氧氣反應(yīng)

3、：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6kJ/mol自發(fā)過程共同點(diǎn)自發(fā)過程共同點(diǎn)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)H0D（D）水由）水由低低處往處往高高處流處流一、自發(fā)過程的能量判據(jù)一、自發(fā)過程的能量判據(jù)能量判據(jù)：能量判據(jù)：自發(fā)過程的體系取向于自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛷母吣軤顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)能狀態(tài)( (這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量) )，這一這一經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是規(guī)律就是能量判據(jù)。能量判據(jù)。（釋放熱量或?qū)ν庾龉Γㄡ尫艧崃炕驅(qū)ν庾龉Γ└吣軕B(tài)高能態(tài)低能態(tài)低能態(tài)+能量能量能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，即即H H0 0的反應(yīng)有自的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行

4、的傾向發(fā)進(jìn)行的傾向，焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。方向的判據(jù)之一。練習(xí)練習(xí)1:已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為： C(金剛石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(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(jìn)行的過程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)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練習(xí)練習(xí)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

5、一定會(huì)發(fā)生可確定過程是否一定會(huì)發(fā)生C.可預(yù)測(cè)過程發(fā)生完成的快慢可預(yù)測(cè)過程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過程的熱效應(yīng)可判斷過程的熱效應(yīng)A？判斷下列過程中能量的變化情況：判斷下列過程中能量的變化情況：1、冰、冰液態(tài)水液態(tài)水水蒸氣水蒸氣2、氯化鈉晶體溶于水、氯化鈉晶體溶于水吸熱那么這些物質(zhì)的規(guī)則性、有序性有沒有改變呢？混亂度：混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。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混亂度的增加意味著體系變得更加無序加無序混亂度與熵混亂度與熵熵：熵： 熱力學(xué)上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)，符熱力學(xué)上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)，符號(hào)為號(hào)為S 體系的無序性越高，即混亂度越高，體系的

6、無序性越高，即混亂度越高，熵值就越大熵值就越大分析剛才兩個(gè)自發(fā)過程中混亂度分析剛才兩個(gè)自發(fā)過程中混亂度的變化情況：的變化情況：1、冰、冰液態(tài)水液態(tài)水水蒸氣水蒸氣2、氯化鈉晶體溶于水、氯化鈉晶體溶于水混亂度混亂度同一物質(zhì)，氣態(tài)時(shí)熵最大，同一物質(zhì)，氣態(tài)時(shí)熵最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。歸納：歸納：熵增熵增:由有序由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序熵變熵變S：二、自發(fā)過程的熵判據(jù)二、自發(fā)過程的熵判據(jù)熵判據(jù)：熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做做熵增原理熵增原理，是判斷化學(xué)

7、反應(yīng)方向的，是判斷化學(xué)反應(yīng)方向的另一判據(jù)另一判據(jù)熵判據(jù)熵判據(jù)。小結(jié)：自發(fā)過程的變化趨勢(shì)小結(jié)：自發(fā)過程的變化趨勢(shì)1、能量趨于降低：、能量趨于降低：2、混亂度趨于增加、混亂度趨于增加（釋放熱量或?qū)ν庾龉Γㄡ尫艧崃炕驅(qū)ν庾龉Γ└吣軕B(tài)高能態(tài)低能態(tài)低能態(tài)+能量能量 有些過程也是自發(fā)的，這當(dāng)中有的與物有些過程也是自發(fā)的，這當(dāng)中有的與物質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，但用焓判據(jù)卻無法解釋清楚，例如：但用焓判據(jù)卻無法解釋清楚，例如：兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行（1）既不吸熱也不放熱的自發(fā)過程）既不吸熱也不放熱的自發(fā)過程H2O

8、2O2 H2（2）吸熱的自發(fā)過程）吸熱的自發(fā)過程 室溫下冰塊的融化；室溫下冰塊的融化； 硝酸鹽類的溶解；硝酸鹽類的溶解； 常溫常壓下常溫常壓下N2O5的分解：的分解：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 很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一很多情況下，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)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。個(gè)判據(jù)兼顧。由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判由焓判據(jù)和熵判據(jù)

9、組合成的復(fù)合判 據(jù)將更適合于所有的過程。據(jù)將更適合于所有的過程。三、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向三、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向2、物質(zhì)的混亂度趨于增加、物質(zhì)的混亂度趨于增加1、物質(zhì)具有的能量趨于降低、物質(zhì)具有的能量趨于降低 H(焓變焓變) S(熵變熵變)0焓焓(H)判據(jù)判據(jù)熵熵(S)判據(jù)判據(jù)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)焓變焓變熵變熵變化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行不能定性判斷不能定性判斷不能定性判斷不能定性判斷 H0 H0 H0 S0 S0 S0 S0熵增原理熵增原理0練習(xí)練習(xí)3碳銨碳銨(NH4)2CO3 在室溫下就能在室溫下就能自發(fā)自發(fā)地分解產(chǎn)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說法

10、中正確的是生氨氣，對(duì)其說法中正確的是A、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大。體，使體系的熵增大。B、碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量、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)、碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解不能自發(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。A練習(xí)練習(xí)4下列反應(yīng)中，在下列反應(yīng)中，在高溫高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是下不能自發(fā)進(jìn)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. M

11、gCO3(s)MgO(s)CO2(g)D熵減熵減熵增熵增熵增熵增熵增熵增信息：信息：體系自由能變化（體系自由能變化（ G ）綜合考慮了焓變和熵變對(duì)反應(yīng)體）綜合考慮了焓變和熵變對(duì)反應(yīng)體系的影響：系的影響： G= H-T S（為熱力學(xué)溫度，均為正值）。在恒為熱力學(xué)溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用溫、恒壓下，用 G判斷化學(xué)反應(yīng)在該狀況時(shí)自發(fā)進(jìn)行的方向顯得判斷化學(xué)反應(yīng)在該狀況時(shí)自發(fā)進(jìn)行的方向顯得更為科學(xué)（當(dāng)更為科學(xué)（當(dāng) G 0時(shí)可自發(fā)進(jìn)行）。時(shí)可自發(fā)進(jìn)行）。請(qǐng)閱讀所給信息，然后回答問題請(qǐng)閱讀所給信息，然后回答問題反應(yīng)在該狀況下反應(yīng)在該狀況下能否自發(fā)進(jìn)行能否自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行低溫時(shí)低溫時(shí),高溫時(shí)高溫時(shí)低溫時(shí)低溫時(shí),高溫時(shí)高溫時(shí)低溫不自發(fā)低溫不自發(fā),高溫自發(fā)高溫自發(fā)低溫自發(fā)低溫自發(fā),高溫不自發(fā)高溫不自發(fā) H 一、自發(fā)過程的變化趨勢(shì)一、自發(fā)過程的變化趨勢(shì)1、能量趨于降低、能量趨于降低2、混亂度趨于增加、混亂度趨于增加二、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向二、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向2、物質(zhì)的混亂度趨于增加、物質(zhì)的混亂度趨于增加1、物質(zhì)具有的能量趨于降低、物質(zhì)具有的能量趨于降低 H(焓變焓變)0焓焓(H)判據(jù)判據(jù)熵熵(S)判據(jù)判據(jù)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)熵增原理熵增原理注意：過程的自發(fā)性只用于判斷過程的方向，不注意：過程的自發(fā)性只用于判斷過程的方向，不能確定