四川省成都市经开实验中学高二化学 2.3.4 化学反应进行的方向课件

第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向一、自发过程与自发反应1.自发过程含义在一定条件下，不用借助于外力就可以自动进行的过程特点（1）体系趋向于从高能状态转变为低能状态（体系对外部做功或释放热量）（2）在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向提示自发过程包含物理变化和化学变化2.自发反应在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。【问题探究】 “自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生”，这句话对吗？答案：不对。某些自发反应需要在一定条件下才能进行。例如甲烷的燃烧，需要点燃或加热才能反应。某些非自发反应具备了一定条件也能发生。例如石灰石分解为CaO和CO2的反应为非自发反应，但在高温条件下就可以发生。二、化学反应进行方向的判据1.焓判据放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。2.熵判据（1）熵用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。单位为Jmol1K1。（2）熵值大小的比较同一种物质不同状态时熵值大小为S（g）S（l）S（s）。（3）熵增原理在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变（符号S）大于零。（4）熵判据体系有自发地向混乱度增加（即熵增）的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。3.复合判据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，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。判断化学反应进行方向的依据1.焓判据：化学反应能否自发进行与吸热、放热的关系经验表明，不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：体系趋向于从高能态转变为低能态，此类反应往往表现为对外释放热量，即H0。因此人们提出用焓变来判断反应进行的方向，这就是焓判据。（1）多数放热反应是自发进行的，例如燃烧H2（g）+ O2（g）=H2O（l） H=286 kJ/mol，中和反应：NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l） H=57.3 kJ/mol（2）有些吸热反应（H0）也是自发的。例如（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g）H=+74.9 kJ/mol综上所述，焓判据有缺陷，只是判断反应方向的一个参考依据。2.熵判据：熵变与反应方向的关系科学家用熵（符号S）来量度混乱（或无序）的程度。同一种物质，气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小。体系有自发地向混乱度增加（即熵增）的方向转变的倾向，化学反应也如此。即自发反应往往是熵增加（S0）的反应，这就是熵判据。（1）许多熵增的反应是自发的。例如固+固 气2KClO3 2KCl+3O2；固+液 气：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2等。（2）有些熵减的反应也可以自发进行。例如Ca（OH）2（aq）+CO2（g）=CaCO3（s）+H2O（l）综上所述，单独使用熵判据也是不全面的。3.综合判据：G=HtS体系的自由能变化（符号为G，单位为kJ/mol）综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自发进行的判据，G=HTS。（1）当H0，S0时，反应自发进行。（2）当H0，S0时，反应不能自发进行。（3）当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。【例题】 汽车尾气（含烃类、CO、NO与SO2等）是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）。由此可知，下列说法中正确的是（ ）A.该反应是熵增大的反应B.该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂C.该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率D.该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应解析：只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小。因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。答案：C。【跟踪训练】 下列说法正确的是（ B ）A.在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行B.NH4HCO3（s）=NH3（g）+H2O（g）+CO2（g） H=+185.57 kJ/mol，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判据D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向解析：A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误，应利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向。