研究化学反应进行的快慢

以人为本，追求卓越,研究化学反应进行的快慢,研究化学反应进行的程度,研究化学反应能否发生的问题,-化学反应速率问题,-化学平衡问题,-化学反应进行的方向,化学反应原理,新课标人教版选修四,第二章化学反应速率和化学平衡,第四节 化学反应进行的方向,自然界中水总是从高处往低处流；,墨水扩散，食盐溶解于水,1、生活中的自发过程,生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向也不会自动进行；,生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。,高山流水,冰雪融化,花开花谢,说明,：,(1),自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。,(2)自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。,(3)非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。,(4)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。如水泵可以把水从低水位升至高水位；用高温可使石灰石分解。实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。,(5)反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的，但在1273K时，这一反应就是自发的反应。,自发过程：,在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。,自发反应：,在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。,自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一部分。,那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢？,自发过程中变化趋势：,自然界中水总是从高处往地处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；,观察下列几个自发进行的化学反应，找出它们的共同之处,钠与水反应2Na(s)+2H,2,O(l)=2NaOH(aq)+H,2,(g)H=368 kJ/mol,(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O,2,(g)=Fe,2,O,3,(s)H=824 kJ/mol,(3)氢气和氧气反应：2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(l)H=571.6kJ/mol,共同点：H0，放热反应，高能向低能转化。,共同点：高能向低能转化。,一、反应焓变与反应方向,：,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，焓变小于0)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。,注意：,（1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具体条件；,（2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。,（3）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素,交流 研讨,19世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而,吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明,。,2NH,4,Cl(s)+Ba(OH),2,8H,2,O(s)=BaCl,2,(s)+2NH,3,(g)+10H,2,O(l),NH,4,HCO,3,(s)+CH,3,COOH(aq)=CH,3,COONH,4,(aq)+CO,2,(g)+H,2,O(l),H,=37.3kJ/mol,CaCO,3,(s)=CaO(s)+CO,2,(g),H,=178.2kJ/mol,2NaHCO,3,(s)=Na,2,CO,3,(s)+CO,2,(g)+H,2,O(g),H,=126.1kJ/mol,举例：,总结：,焓变作为判断反应自发性的依据：,若,H0,，,正向反应不能自发进行，而逆向反应能自,发进行。,墨水滴入水中,气体的扩散,固体的溶解,一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？,如果没有法律的制约，世界会怎样？,下课铃一响教室里会怎样？,你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？,克劳修斯（德国）,熵,S,二、熵（S）：,1.描述体系混乱度的物理量,2.符号：S 单位：Jmol,-1,K,-1,3.大小判据：,（1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；,（2）同一条件：不同物质的熵值不同；,（3）物质的存在状态：S(g)S(l)S(s)。,69.9Jmol,-1,K,-1,47.9Jmol,-1,K,-1,188.7Jmol,-1,K,-1,S,(g),S,(l),S,(s),三种状态下水的熵,冰 水 水蒸气,CH,4,O,2,CO,2,H,2,NH,3,186.15,205.03,214,130,192,H,2,O(l),HNO,3,(l),Br,2,(l),69.9,156,152,NaCl,Fe,金刚石,SiO,2,CuO,72.1,27.3,2.4,41.84,42.7,标准状况下：1mol不同物质的熵,S,(Jmol-1K-1),4.反应熵变:反应产物的总熵与反应物总熵之差,(1)符号：,S,(2)表达式:,S=,S(生成物),S,(反应物),(3)正负判断：,气体体积增大的反应，,S0,熵增加反应,气体体积减小的反应，,S0,S0,1,、冰,液态水,水蒸气,2,、氯化钠晶体溶于水,3,、自发进行的吸热反应：,N,2,O,5,分解：,2N,2,O,5,(g),4NO,2,(g)+O,2,(g),H=+56.7kJ/mol,碳酸铵的分解：,(NH,4,),2,CO,3,(s)=NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g),H=+74.9 kJ/mol,共同点：熵（S）增加,【探究】下列自发过程熵变的特点,三、反应熵变与反应方向,：,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。是在用来判断化学反应方向时就称为熵判据,注意：,（1）熵变只是反应能否自发进行的一种因素；,（2）熵变（S）只决定于体系的始态和终态，与变化的途径无关；,（3）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。,总结：自发过程的两大变化趋势：,（1）能量趋于减小(焓减）,（2）混乱度趋于增大（熵增）,2KClO,3,(s)=2KCl(s)+3O,2,(g),H=-78.3kJ/mol S=494.4J/mol/K,一定能自发反应,CO(g)=C(s,石墨)+1/2O,2,(g),H=110.5kJ/mol S=-89.4J/mol/K,一定不能自发反应,4Fe(OH),2,(s)+2H,2,O(l)+O,2,(g)=4Fe(OH),3,(s),H=-444.3kJ/mol S=-280.1J/mol/K,低温下能自发反应,NH,4,HCO,3,(s)+CH,3,COOH(aq)=CO,2,(g)+CH,3,COONH,4,(aq)+H,2,O(l),H=37.30kJ/mol S=184.0J/mol/K,高温下能自发反应,举例：,焓变,熵变,化学反应能否自发进行,H,0,S,0,H,0,S,0,H,0,S,0,H,0,S,0,科学家们总结出了一条公式G HT S，G代表的是自由能，用自由能来判断反应进行的方向是最全面最科学的，当G0时，反应就可以自发进行,任何温度都自发进行,不能,自发进行,较低温度时自发进行,高温时自发进行,总结：,四、焓变与熵变对反应方向的共同影响,1.判据：H-TS,2.判据与反应的自发性：,0 反应不能自发进行,3.适用判据应注意的问题：,（1）判断反应的自发性要结合H和S，,利用H-TS,（2）条件是一定温度、压强下,（3）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的趋势，但这个反应到底能不能反应，那还要看反应进行的限度和反应进行的速率。,1.能用能量判据判断下列过程的方向的是（）,A.,水总是自发的由高处往低处流,B.,放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行,C.,有序排列的火柴散落时成为无序排列,D.,多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大,A,针对性练习：,2.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：,C(,石墨，,s)+O,2,（g）=CO,2,（g）,H,=-393.5kJ/mol,C(金刚石，s)+O,2,（g）,=CO,2,（g）,H,=-395.4kJ/mol,关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（）,A.,石墨转化为金刚石是自发进行的过程,B.,金刚石转化为石墨是自发进行的过程,C.,石墨比金刚石能量低,D.,金刚石比石墨能量低,BC,3.,下列过程属于熵增加的是（）,A.固体的溶解过程,B.气体扩散过程,C.水蒸气变为液态水,D.,C,O(g)+2H,2,(g)=CH,3,OH(g),4.,下列说法中，正确的是（）,A.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变,B.自发反应在恰当条件下才能实现,C.自发反应在任何条件下均能实现,D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同,AB,B,5,.下列反应中在高温下不能自发进行的是（）,A.CO(g)=C(s)+1/2O,2,(g),B.2N,2,O5(g)=4NO,2,(g)+O,2,(g),C.(NH4),2,CO,3,(s)=NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g),D.MgCO,3,(s)=MgO(s)+CO,2,(g),A,6.下列说法完全正确的是(),A.放热反应均是自发反应,B.S为正值的反应均是自发反应,C.物质的量增加的反应，S为正值,D.如果H和S均为正值，当温度升高时，反应可能自发进行,D,7.下列反应中，S最大的是(),A.CaCO,3,(s)CaO(s)+CO,2,(g),B.2SO,2,(g)+O,2,(g)2SO,3,(g),C.N,2,(g)+3H,2,(g)2NH,3,(g),D.CuSO,4,(s)+5H,2,O(l)CuSO,4,5H,2,O(s),8.某反应AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为(),A.H 0,B.H 0，S 0，S 0,D.H 0，S 0,A,C,再 见,细节决定成败,