化學(xué)：《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》：課件二（15張PPT）（人教版選修4）

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 學(xué)習(xí)要求 1 焓的概念 熵的概念2 利用焓變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向3 利用熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向 4 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1 生活中的自發(fā)過(guò)程 1 自然界中水由高處往低處流 而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流 2 生活中電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng) 其反方向也不會(huì)自動(dòng)進(jìn)行 3 生活中一般在室溫下 冰塊會(huì)融化 鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹 甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒 這些過(guò)程都是自發(fā)的 其逆過(guò)程就是非自發(fā)的 2 放熱的自發(fā)反應(yīng) 1 甲烷燃燒 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 802 3kJ mol 2 鐵生銹 3Fe s 3 2O2 g Fe2O3 s H 824kJ mol 3 氫氣和氧氣反應(yīng) 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 3 吸熱的自發(fā)過(guò)程 1 室溫下冰塊的融化 硝酸鹽類(lèi)的溶解等都是自發(fā)的吸熱過(guò)程 2 N2O5分解 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ mol 3 碳銨的分解 NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ mol 4 既不吸熱也不放熱的自發(fā)過(guò)程 兩種理想氣體的混合等 一 自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng) 1 自發(fā)過(guò)程 在一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程 2 自發(fā)反應(yīng) 在給定的一組條件下 一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度 就稱(chēng)為自發(fā)反應(yīng) 說(shuō)明 1 自然界中水由高處往低處流是自發(fā)過(guò)程 其逆過(guò)程就是非自發(fā)過(guò)程 甲烷與氧氣混合遇火就燃燒是自發(fā)反應(yīng) 其逆向是非自發(fā)反應(yīng) 2 自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來(lái)完成有用功 如向下流動(dòng)的水可推動(dòng)機(jī)器 甲烷燃燒可在內(nèi)燃機(jī)中被利用來(lái)做功 可將氫氣燃燒反應(yīng)設(shè)計(jì)成燃燒電池等 3 非自發(fā)過(guò)程要想發(fā)生 則必須對(duì)它做功 如利用水泵可將水從低處流向高處 通電可將水分解生成氫氣和氧氣 二 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù) 1 能量判據(jù) 自發(fā)過(guò)程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) 這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量 這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù) 2 熵判據(jù) 自發(fā)過(guò)程的本質(zhì)取向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序 導(dǎo)致體系的熵增大 這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理 是反應(yīng)方向判斷的熵判據(jù) 說(shuō)明 1 自發(fā)過(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的傾向 即能量判據(jù) 自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂度的傾向 即熵判據(jù) 2 對(duì)于密閉體系 在恒壓和不作其他功的條件下發(fā)生變化 吸收或放出的熱量等于體系的焓的變化 3 在密閉條件下 體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向 這種推動(dòng)體系變化的因素稱(chēng)作熵 4 同一物質(zhì) 在氣態(tài)時(shí)熵最大 液態(tài)時(shí)次之 固態(tài)時(shí)最小 3 能量判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用 1 由能量判據(jù)知 放熱過(guò)程常常是容易進(jìn)行的 2 由熵判據(jù)知 若干熵增的過(guò)程是自發(fā)的 3 很多情況下 簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng) 可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果 所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧 由能量判據(jù) 以焓變?yōu)榛A(chǔ) 和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù) 吉布斯自由能變 G 將更適合于所有的過(guò)程 4 過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向 不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率 如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件 其發(fā)生腐蝕過(guò)程的自發(fā)性是相同的 但只有后者可以實(shí)現(xiàn) 5 在討論過(guò)程的方向時(shí) 指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì) 如果允許外界對(duì)體系施加某種作用 就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果 如水泵可以把水從低水位升至高水位 用高溫可使石灰石分解 實(shí)現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量 該過(guò)程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的 6 反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響 如常溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自發(fā)性的 但在1273K時(shí) 這一反應(yīng)就是自發(fā)的反應(yīng) 例1 下列過(guò)程是非自發(fā)性的是 A 水由高處向低處流B 天然氣的燃燒C 鐵在潮濕空氣中生銹D 室溫下水結(jié)成冰 例2 碳銨 NH4 2CO3 在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣 對(duì)其說(shuō)法中正確的是 A 碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體 使體系的熵增大 B 碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C 碳銨分解是吸熱反應(yīng) 根據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D 碳酸鹽都不穩(wěn)定 都能自發(fā)分解 D A 例3 下列說(shuō)法正確的是 A 凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的 由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)性的 B 自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大 非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C 自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn) D 自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn) C 解析 放熱反應(yīng)常常是容易進(jìn)行的過(guò)程 吸熱反應(yīng)有些也是自發(fā)的 自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大 可能減少 也可能不變 過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向 是否能實(shí)現(xiàn)還要看具體的條件 規(guī)律方法總結(jié) 自發(fā)反應(yīng)中的焓變和熵變的關(guān)系 1 放熱的自發(fā)過(guò)程可能是熵減小的過(guò)程 如鐵生銹 氫氣燃燒等 也可能是熵?zé)o明顯變化或增加的過(guò)程 如甲烷燃燒 氫氣和氯氣化合等 2 吸熱的自發(fā)過(guò)程是熵增加的過(guò)程 如冰的融化 硝酸銨溶于水等 3 無(wú)熱效應(yīng)的自發(fā)過(guò)程是熵增加的過(guò)程 如兩種理想氣體的混合等 練習(xí)題 1 科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使 和 的自然現(xiàn)象 提出了相互關(guān)聯(lián)的 和 為最終解決上述問(wèn)題提供了必要的理論根據(jù) 試分別舉一例 自身能量趨于 最低 有序 變?yōu)?無(wú)序 能量判據(jù) 熵判據(jù) 鐵在潮濕空氣中生銹 硝酸銨溶于水 2 以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是 A 硝酸銨自發(fā)地溶于水B 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ molC NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ molD 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol D 3 有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的說(shuō)法 正確的是 A 自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B 自發(fā)反應(yīng)都是熵增大的反應(yīng)C 自發(fā)反應(yīng)一定能實(shí)現(xiàn)D 非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下能實(shí)現(xiàn) D 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全