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第一节 化学反应的方向,学习要求 1、理解能量判据、熵的概念 2、利用能量判据判断反应进行的方向 3、利用熵变判断反应进行的方向,化学反应进行的快慢,化学反应的限度,化学反应进行的方向,化学反应速率,化学平衡,能量判据和熵判据,生活中的自发过程,(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；,(2) 铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。,这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性其中是否蕴藏了一定的科学原理？,化学反应中的自发过程,(1)甲烷燃烧： CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=802.3 kJ/mol,(2)铁生锈： 3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol,(3)氢气和氧气反应： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=571.6 kJ/mol,共同点放热反应,E反 E生,一、自发过程与能量判据,1、自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。,共同特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态,2、能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。,练习1,已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： C(金刚石、s)+O2(g)=CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g)=CO2(g) H2393.51kJ/mol 关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是 A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程C.石墨比金刚石能量低 D.金刚石比石墨能量低,AC,练习2,知道了某过程有自发性之后，则 可判断出过程的方向 可确定过程是否一定会发生 可预测过程发生完成的快慢 可判断过程的热效应,A,有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用能量判据却无法解释清楚，例如：,两种理想气体的混合可顺利自发进行，无须借助外力,N2O5分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol,碳铵的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol,自发进行的吸热反应,二、熵与熵判据,1在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。,2、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据熵判据。,3同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。,三、能量判据和熵判据的应用,能量判据中，自发过程取向于最低能量状态的倾向,熵判据中，自发过程取向于最大混乱度的倾向,很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程。,练习3,碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是 A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。 B、碳铵分解是因为外界给予了能量 C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。,A,练习4,下列反应中，在高温下不能自发进行的是,D. CO(g)C(s)1/2O2,B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g),A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g),C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(s),D,熵减,熵增,熵增,熵增,1过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。,注意,2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。,小结,一、化学反应进行方向的判据,1能量判据,2熵判据,二、理解熵的含义和熵的变化,1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等,2、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。,3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。,
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