化学反应方向和化学反应的限度

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2-2-1,化学反应的方向,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,）室温下冰融化,（,3,）铁器暴露在潮湿的空气中会生锈,（,4,）甲烷和氧的混合气体遇火就燃烧,（,5,）锌从硫酸铜溶液中置换出铜,自发过程可被利用来完成有用功,例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；锌与硫酸铜溶液的反应被设计成原电池。,一、化学反应的方向,1.,自发过程：在一定条件下,不需外力帮助,（如光、电）就,能自动进行,的过程,(,包括物理变化和化学变化,).,2.,非自发过程：在,一定条件下,下，,需要外界做功,才能进行的过程。,3.,自发过程的特征：,有明确的方向性,(,要逆转必须借助外界做功,),；具有做功的本领。,同条件下，,自发变化的逆过程是非自发过程,；,自发变化或非自发变化是在,给定条件,下而言的，若条件改变，自发过程可,转变为,非自发过程，而非自发过程可,转变为,自发过程；,（,P42,交流与讨论）,4.,自发反应,:,在一定温度和压强下，无需外界,(,光能、电能等,),帮助就能自动进行的反应。,室温下：,1),水分解成氢气和氧气的反应,2),氯气和溴化钾溶液反应,3),乙烯与溴单质的四氯化碳溶液的反应,4),氮气和氧气生成一氧化氮的反应,室温下：反应,2,、反应,3,能自动进行,2),Cl,2,+2KBr=2KCl+Br,2,3),CH,2,=CH,2,+Br,2,CH,2,BrCH,2,Br,共同特点：,H,0,，即体系趋向于从高能状态,转变为低能状态,P43,你知道吗？,下列反应能自发发生的主要原因？,C,3,H,8,(g)+5O,2,(g)=3CO,2,(g)+4H,2,O(l),H,=,-,2217.5 kJ/mol,2Na(s)+Cl,2,(g)=2NaCl(s),H,=-,82217.5 kJ/mol,4Fe(s)+3O,2,(g)=2Fe,2,O,3,(s),H,=-,1648.4 kJ/mol,H,2,(g)+F,2,(g)=2HF(g),H,=-,546.6 kJ/mol,P43,观察与思考,2NH,4,Cl(s)+Ba(OH),2,(s)=BaCl,2,(s)+2NH,3,+10H,2,O,该反应吸热（,H,0,；,反之，发生反应后体系的混乱度减小，,S,0,。,S,越大，越有利于反应自发进行。,S,越小，越不利于反应自发进行。,S,=,S,生成物总熵,S,反应物总熵,1.,同一物质气态时熵值,最大,，在溶液中,其次,，液态,较小,，固态时,最小,。,（尤其是气态混乱度特别大）,2.,固体的,溶解,过程、墨水,扩散,过程和气体,扩散,过程。,3.,固体或液体反应后产生气体的反应,4.,反应后气体的物质的量,增加,的反应。,导致混乱度增加的常见因素,P45,问题解决 判断下列过程的熵变,(1)H,2,O(s)H,2,O(l)H,2,O(g)(2)2NaHCO,3,(s)=Na,2,CO,3,(s)+CO,2,(g)+H,2,O(g)(3)NaOH(s)=Na,+,(aq)+OH,-,(aq)(4)N,2,(g)+3H,2,(g)=2NH,3,(g),S,0,S,0,S,0,P45,问题解决,几种变化的方向性,变化,焓变,熵变,方向性,CO,2,(s)CO,2,(g),2Mg(s)+O,2,(g)=2MgO(s),K(s)+H,2,O(l)=,K,+,(aq)+OH,-,(aq)+H,2,(g),Ag,+,(aq)+Cl,-,(aq)=AgCl(s),0,0,0,0,0,0,自发进行,自发进行,自发进行,三、,H,S,与,反应方向,体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。在一定温度下，判断反应的自发性，必须综合考虑反应的,焓变,和,熵变,。,吉布斯自由能判断反应自发进行的方向,G 0,非自发进行,G=,H,-T,S,一定,不能,自发进行,一定,能,自发进行,高温,下能自发进行,低温,下能自发进行,H,0 ,S,0,H,0 ,S,0,G=,H,T,S,H,0 ,S,0,H,0 ,S,0,T,H,S,T,H,S,H,S,如：,Mg(s)+2HCl(aq),=MgCl,2,(aq)+H,2,(g),如,:CO,2,(g)+H,2,O(l)+CaCl,2,(l),=CaCO,3,(s)+2HCl(l),如：,CaCO,3,(s),CaO(s)+CO,2,(g),如：,NH,3,(g)+HCl(g),=NH,4,Cl(s),规律方法总结,自发反应中的焓变和熵变的关系,1,、在温度、压力一定的条件下，放热（,H,0,）的反应,一定能,自发进行,2,、在温度、压力一定的条件下，吸热（,H,0,）的熵减少（,S 0,）的反应,一定不能,自发进行,3,、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位,4,、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可能对反应的方向起决定性作用,5,、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。,1.,反应的自发性只能用于判断反应的方向,，不能确定反应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。,例题：已知,CaCO,3,(s)=CaO(s)+CO,2,(g),，,H,(298K)=178.2KJmol,-1,，,S=169.6Jmol,-1,K,-1,请说明该反应在常温（,25,）能否自发进行,?,在什么温度下能自发进行,?,常温下：,G,=,H,TS,=178.2KJmol,-1,-298K169.6Jmol,-1,K,-1,10,-3,=127.7kJmol,-1,0,所以，该反应在常温下不能自发进行。,若要让该反应自发进行，则,G 0,，,设温度为,T,，代入公式，求得,T,1051K,所以，该反应在,1051K,以上能自发进行。,练习,:,下列说法不正确的是,A.,焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应是放热反应。,B.,在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。,C.,一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热,D.,一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关,C,练习：,下列说法中正确的是,A,某反应低温条件下能自发进行，那么高温条件下也一定能自发进行,B,某反应高温条件下不能自发进行，那么低温条件下也不能自发进行,C,反应方向是由焓变和熵变共同决定的，与反应温度无关,D,温度有可能对反应的方向起决定性的作用,D,A,练习：碳酸铵,(NH,4,),2,CO,3,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.,其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大,B.,其分解是因为外界给予了能量,C.,其分解是吸热反应，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,影响因素：,化学反应的方向,反应焓变,反应熵变,共同影响,吸热,放热,熵增,熵减,焓减小有利于发生自发反应,熵增大有利于发生自发反应,练习：下列说法正确的是,A,、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；,B,、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；,C,、自发反应在恰当条件下才能实现；,D,、自发反应在任何条件下都能实现。,C,练习：,下列反应中，熵减小的是,D.2CO(g),2C(s),O,2,(g),B.2N,2,O,5,(g),4NO,2,(g),O,2,(g),A.,(NH,4,),2,CO,3,(s),NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g),C.MgCO,3,(s),MgO(s),CO,2,(g),D,练习：,25,0,C,和,1.0110,5,Pa,时，反应,2N,2,O,5,(g)=4NO,2,(g)+O,2,(g),H,=56.76kJ/mol,，,自发进行的原因是,A.,是吸热反应,B.,是熵减少的反应,C.,是放热反应,D.,熵增大效应大于能量效应,D,