高三化學一輪復習+2-自發(fā)性與自由能變

化學反應的方向

[一]反應的自發(fā)性當體系中存在2molH2，1molO2和2molH2O，若發(fā)生化學反應，其方向是？顯然，其自發(fā)方向是2H2+O2=2H2O自發(fā)反應：

一定溫度和壓強下，無需外界幫助(光照，通電)就能自動進行的反應。自發(fā)性討論的是：一定溫度壓強下，給定物質(zhì)，其化學反應進行的方向[一]反應的自發(fā)性[例]判斷下列反應是正向自發(fā)還是逆向自發(fā)？①電解水制H2

②光合作用③高溫下CaCO3(s)分解④常溫下4Fe+3O2=2Fe2O3正向自發(fā)：③④能進行的反應不一定是自發(fā)反應，注意：電解/光照[一]反應的自發(fā)性[思考](1)一定條件下，某反應正向自發(fā)，則該條件下的逆反應，是否一定非自發(fā)？是的！相同條件下，正反應自發(fā)，則逆反應非自發(fā)(2)Fe在干燥環(huán)境中不與O2反應，還是自發(fā)反應嗎？是的！自發(fā)性討論的是反應傾向，實際過程能否發(fā)生還需考慮速率(3)常溫下水可微弱電離H2O?H++OH-，那么該過程是否自發(fā)呢？一般情況下，自發(fā)性討論的是標準濃度下反應進行的方向，如：當H2O，H+和OH-都為1mol/L時，反應自發(fā)的方向是發(fā)生中和[二]自發(fā)性的判據(jù)我們該如何判斷一個過程，一個反應能否自發(fā)進行呢？[例]下列自發(fā)過程有何共同點？①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)?H=

-571.6kJ/mol②H+(aq)+OH-(aq)=H2O?H=

-57.3kJ/mol③2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)?H=

-368kJ/mol④N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)?H=

-92kJ/mol判據(jù)1：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(?H＜

0)[二]自發(fā)性的判據(jù)[例]下列吸熱反應也可自發(fā)進行，有何特點？①CaCO3(s)=高溫=CaO(s)+CO2(g)②C(s)+CO2(g)

=2CO(g)

③C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

④NaHCO3(aq)+HCl(aq)=CO2(g)+H2O(l)+NaCl(aq)⑤Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=

BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)

上述反應的共同點就是，氣體分子數(shù)在增加！熵理想氣體向真空擴散，墨水在水中擴散。這些過程ΔH=0，但這些過程是有特定的方向的。熵增定律：孤立系統(tǒng)總是趨向于熵增(混亂度增大)熵——描述體系混亂度的物理量符號：S

常見單位：J·mol-1·K-1(摩爾熵)

在一個大量微粒構成的體系中，微粒之間無規(guī)則排列的程度越大，體系的熵越大熵CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金剛石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7氣態(tài)物質(zhì)的熵一般較大，若氣體增多的反應，一般都是熵增的25°C，100kPa下，1mol物質(zhì)的熵值如下：(J·mol-1·K-1)熵[例]相同溫度和壓強下，關于物質(zhì)熵的大小比較，合理的是A.1molCH4(g)<1molH2(g)B.1molH2O(g)<2molH2O(g)C.1molH2O(s)>1molH2O(l)D.1molC(s,金剛石)>1molC(s,石墨)B找出明確的答案即可[二]自發(fā)性的判據(jù)熵變—反應產(chǎn)物的總熵與反應物總熵之差符號：?S

單位：J·mol-1·K-1[練習]判斷下列反應熵變(>0或<0)(1)N2+3H2=2NH3(2)2C+O2=2CO(3)CaCO3=CaO+CO2判據(jù)2：體系趨向于趨向于熵增(?S>

0)反應需要自發(fā)進行，則必須滿足ΔH<0或?S>

0[二]自發(fā)性的判據(jù)[例]判斷下列反應正向能否自發(fā)進行？(1)

2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)?H=

-78.3kJ/mol?S=+494.4J/(mol·K)——放熱、熵增，一定自發(fā)(2)

CO(g)=C(s,石墨)＋1/2O2(g)?H=

+110.5kJ/mol?S=-89.4J/(mol·K)——吸熱、熵減，一定非自發(fā)[思考]若反應放熱熵減，或吸熱熵增，如何判斷自發(fā)性？Gibbs自由能變一群嚴謹?shù)奈锢砘瘜W家，創(chuàng)造出了ΔG，用于衡量體系對外做功的能力，能對外做功的，則說明該體系中反應是正向的其式子如下：ΔG=ΔH–TΔS

用ΔG

可準確判斷反應自發(fā)性：ΔG<0，反應正向自發(fā)ΔG>0，反應正向非自發(fā)ΔG=0，反應處于平衡狀態(tài)[二]自發(fā)性的判據(jù)[例]判斷298K時下列反應能否自發(fā)進行？(3)

4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)?H=-444.3kJ/mol?S=-280.1J/(mol·K)(4)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)?H=+37.30kJ/mol?S=+184.0J/(mol·K)若可能自發(fā)，則需要定性說明是高溫自發(fā)還是低溫自發(fā)——自發(fā)的條件——放熱熵減，低溫自發(fā)——吸熱熵增，高溫自發(fā)[三]自發(fā)性的影響因素[思考]①如何使2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)正向自發(fā)？高溫，只有高溫可