《第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》講義

1、第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向講義化學(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)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡 ?化學(xué)反應(yīng)原理的組成部分 自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下, 不需外界幫助就能自動(dòng) 進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。自發(fā)過程：在一定條件下,不借助外部力量就能 自動(dòng)進(jìn)行的過程。清識(shí)知單自然界中水總是從高處往低處流；電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)；室溫下冰塊自動(dòng)融化；墨水?dāng)U散；食鹽溶解于水；火柴棒散落等。思與題問考 這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性其中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？能量由高到低下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的主要原因嗎？C3H8(

2、g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5 kJmol-12Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJmol-14Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJmol-1H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJmol-1 道知你嗎共同特點(diǎn)：H O 即放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，H O 有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行清識(shí)知單1、能量判據(jù)（焓判據(jù)）反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)H0日常生活中長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)得到一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律能量判據(jù)（焓判

3、據(jù)）體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時(shí)體系會(huì)對(duì)外做功或者釋放熱量即H 0）。思考：是不是所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué) 反應(yīng)都是放熱的？思與題問考結(jié)論：H O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行， 但自發(fā)反應(yīng)不一定要H O2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g)(NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)焓變只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素,但不是惟一因素。只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)方向是不全面的。思與察觀考H O有序混亂討與流交論2、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向?yàn)榱私忉屵@樣一類與能量狀態(tài)的高低無關(guān)的過程的

4、自發(fā)性，提出了在自然界還存在著另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素（1）、在密閉條件下，體系由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向稱為熵。用熵來描述體系的混亂（或無序）的程度（2）、符號(hào)用S表示。單位：Jmol-1 k-1 （3）、熵值越大，體系混亂度越大。同一物質(zhì)，S（g）S（l）S（s）。1、同一物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，液態(tài)較小，固態(tài)時(shí)最小。2、固體的溶解過程、墨水?dāng)U散過程和氣體擴(kuò)散過程。3、反應(yīng)過程中氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。導(dǎo)致混亂度增加的一些因素清識(shí)知單（4）、熵變和熵增原理熵變（S）化學(xué)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。 熵變: S = S(生成物)S(反應(yīng)物) 產(chǎn)生氣體的反應(yīng)、氣體

5、物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值（ S 0），為熵增加反應(yīng)。在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這個(gè)原理叫做熵增原理。該原理是用來判斷過程的方向的又一個(gè)因素，又稱為熵判據(jù)。判斷下列過程的熵變大于零還是小于零H2O(s)H2O(l)H2O(g) NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq) N2(g)+3H2（g）= 2NH3(g) CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 大于零小于零大于零大于零思考交流： 根據(jù)你已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),分析下列過程的焓 變、熵變與反應(yīng)方向 焓變 熵變 能否自發(fā)NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) NH4Cl(s) = NH

6、3(g)+ HCl(g) NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g) 加熱反應(yīng)能否自發(fā)還與溫度有關(guān)要正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變H和熵變S 0 0 0 不能 0 0 能 G=H-TS3.自由能變化G自由能變化G綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響當(dāng)G0時(shí)，反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)視學(xué)科野HS2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H = -78.03 kJmol-1S = +494.4 Jmol-1K-1CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)H = +110.5 kJmol-1S = -89.36 Jmol-1K-1判斷下列反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行4Fe(OH)2

7、(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)H = -444.3kJmol-1S = -280.1 Jmol-1K-1H (298K)= +178.2 kJmol-1S (298K)= +169.6 Jmol-1K-1CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)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(huì)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，二者發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)?！咀⒁狻?在討論過程的方向時(shí)，指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如水泵可以把水從低水位升至高

8、水位；高溫高壓下可以是石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，實(shí)現(xiàn)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。影響因素：化學(xué)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焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)結(jié)總識(shí)知溫度【課堂達(dá)標(biāo)測(cè)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。D2、下列說法正確的是（ ）A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)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)；D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。3、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（ ）A

9、、吸熱反應(yīng)； B、放熱反應(yīng)；C、熵增加反應(yīng)； D、熵增加或者放熱反應(yīng)。CD4、下列說法不正確的是（ ）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，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)放熱還是吸熱D. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)C5、以下自發(fā)反應(yīng)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=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molDD6、下列反應(yīng)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(