化学反应进行的方向

,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,*,第四节,化学反应进行的方向,化学反应进行的快慢,化学反应进行的方向,化学反应速率,化学平衡,?,化学反应的限度,第四节 化学反应进行的方向,水总是自发地由高处往低处流,自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的例子？,1,、,高山流水,是一个自动进行的自然过程。,高处水一定会流到低处吗？,流动的速率,如何,?,2,、低处水可以流至高处么？,可采取什么措施？,3,、在“低水高流”的过程中一旦外界停止做,功，该过程还能继续进行下去吗？,思考与交流,请尽可能多地列举你熟知的自发过程。,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；,非自发过程：,在一定条件下，,需持续借助人,为作用才能进行的过程。,思考与交流,镁条燃烧；酸碱中和；,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，,锌与,CuSO,4,溶液会自动反应生成,Cu,和,ZnSO,4,等，,这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。,第四节 化学反应进行的方向,以“物体由高处自由下落”为代表，探究自发过程中有哪些变化趋势。,（释放热量或对外做功）,1,、能量趋于降低,共同特点：,高能态,低能态,+,能量,化学反应中的自发过程,(1),钠与水反应：,2Na(s)+2,H,2,O(l)=2NaO,H,+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,放热反应,H,0,一、自发过程的能量判据,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,。,能量判据,又称,焓判据,，,即,H,0,的反应有自发进行的倾向，焓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)+O,2,(g),CO,2,(g),H,1,395.41kJ/mol,C(,石墨、,s)+O,2,(g),CO,2,(g),H,2,393.51kJ/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,A C,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，但用焓判据却无法解释清楚，例如：,N,2,O,5,分解：,2N,2,O,5,(g),4NO,2,(g)+O,2,(g),；,H=+56.7kJ/mol,碳铵的分解：,(NH,4,),2,CO,3,(s)=NH,4,HCO,3,(s)+NH,3,(g);,H=+74.9 kJ/mol,自发进行的吸热反应,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，但用焓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。,火柴散落,墨水扩散,二 熵、,熵增原理、,熵判据,1,熵：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。,体系混乱度有增加的倾向,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,。是在用来判断化学反应方向时就称为,熵判据,。,3,同一物质在不同状态时熵值大小：,在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小,。,二 熵、,熵增原理、,熵判据,三 焓判据和熵判据的应用,焓判据中，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。由焓判据和熵判据组合成的复合判据,将更适合于所有的过程。,用焓,变、温度和熵变综合判断反应的方向,信息：,体系自由能变化（,G,）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：,G =,H-T,S,（,为热力学温度，均为正值）。,在恒温、恒压下，用,G,判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当,G,0,时可自发进行）。,用焓,变、温度和熵变综合判断反应的方向,类型,H,S,G,及,反应方向,反应实例,1,焓减,熵增,，,(,任何温度,),均自发,2H,2,O,2,(l)=2H,2,O(l)+O,2,(g),2,焓增,熵减,，,(,任何温度,),均不自发,3/2O,2,(g)=O,3,(g),3,焓增,熵增,，,(,常温,),不自发，,(,高温,),自发,N,2,O,4,(g)=2NO,2,(g),4,焓减,熵减,，,(,常温,),自发,，,(,高温,),不自发,N,2,(g)+3H,2,(g)=2NH,3,(g),G =,H-T,S,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,练习,3,碳铵,(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,、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，根据焓判据不能自发分解,D,、,碳酸盐都不稳定，都能自发分解。,AC,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,),1/2O,2,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,(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,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,焓判据,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。,小结,二、理解熵的含义和熵的变化,