高中化學選修4課件：第二章 第四節(jié)《化學反應進行的方向》

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歡迎進入化學課堂 學習要求 1 焓的概念 熵的概念2 利用焓變判斷反應進行的方向3 利用熵變判斷反應進行的方向 4 化學反應進行的方向 1 生活中的自發(fā)過程 1 自然界中水由高處往低處流 而不會自動從低處往高處流 2 生活中電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動 其反方向也不會自動進行 3 生活中一般在室溫下 冰塊會融化 鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹 甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒 這些過程都是自發(fā)的 其逆過程就是非自發(fā)的 2 放熱的自發(fā)反應 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 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 3 吸熱的自發(fā)過程 1 室溫下冰塊的融化 硝酸鹽類的溶解等都是自發(fā)的吸熱過程 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)過程 兩種理想氣體的混合等 一 自發(fā)過程和自發(fā)反應 1 自發(fā)過程 在一定條件下不需要外力作用就能自動進行的過程 2 自發(fā)反應 在給定的一組條件下 一個反應可以自發(fā)地進行到顯著程度 就稱為自發(fā)反應 說明 1 自然界中水由高處往低處流是自發(fā)過程 其逆過程就是非自發(fā)過程 甲烷與氧氣混合遇火就燃燒是自發(fā)反應 其逆向是非自發(fā)反應 2 自發(fā)過程和自發(fā)反應可被利用來完成有用功 如向下流動的水可推動機器 甲烷燃燒可在內(nèi)燃機中被利用來做功 可將氫氣燃燒反應設計成燃燒電池等 3 非自發(fā)過程要想發(fā)生 則必須對它做功 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 化學反應進行方向的判據(jù) 1 能量判據(jù) 自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) 這時體系會對外部做功或釋放熱量 這一經(jīng)驗規(guī)律就是能量判據(jù) 2 熵判據(jù) 自發(fā)過程的本質(zhì)取向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序 導致體系的熵增大 這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理 是反應方向判斷的熵判據(jù) 說明 1 自發(fā)過程取向于最低能量狀態(tài)的傾向 即能量判據(jù) 自發(fā)過程取向于最大混亂度的傾向 即熵判據(jù) 2 對于密閉體系 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序的傾向 這種推動體系變化的因素稱作熵 4 同一物質(zhì) 在氣態(tài)時熵最大 液態(tài)時次之 固態(tài)時最小 3 能量判據(jù)和熵判據(jù)的應用 1 由能量判據(jù)知 放熱過程常常是容易進行的 2 由熵判據(jù)知 若干熵增的過程是自發(fā)的 3 很多情況下 簡單地只用其中一個判據(jù)判斷同一個反應 可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果 所以應兩個判據(jù)兼顧 由能量判據(jù) 以焓變?yōu)榛A 和熵判據(jù)組合成的復合判據(jù) 吉布斯自由能變 G 將更適合于所有的過程 4 過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向 不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(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)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的 但只有后者可以實現(xiàn) 5 在討論過程的方向時 指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì) 如果允許外界對體系施加某種作用 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 實現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量 該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的 6 反應的自發(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 這一反應就是自發(fā)的反應 例1 下列過程是非自發(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 對其說法中正確的是 A 碳銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體 使體系的熵增大 B 碳銨分解是因為外界給予了能量C 碳銨分解是吸熱反應 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 下列說法正確的是 A 凡是放熱反應都是自發(fā)的 由于吸熱反應都是非自發(fā)性的 B 自發(fā)反應一定是熵增大 非自發(fā)反應一定是熵減小或不變C 自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn) D 自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn) C 解析 放熱反應常常是容易進行的過程 吸熱反應有些也是自發(fā)的 自發(fā)反應的熵不一定增大 可能減少 也可能不變 過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向 是否能實現(xiàn)還要看具體的條件 規(guī)律方法總結(jié) 自發(fā)反應中的焓變和熵變的關系 1 放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程 如鐵生銹 氫氣燃燒等 也可能是熵無明顯變化或增加的過程 如甲烷燃燒 氫氣和氯氣化合等 2 吸熱的自發(fā)過程是熵增加的過程 如冰的融化 硝酸銨溶于水等 3 無熱效應的自發(fā)過程是熵增加的過程 如兩種理想氣體的混合等 練習題 1 科學家根據(jù)體系存在著力圖使 和 的自然現(xiàn)象 提出了相互關聯(lián)的 和 為最終解決上述問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)反應可用能量判據(jù)來解釋的是 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 有關化學反應的說法 正確的是 A 自發(fā)反應都是放熱反應B 自發(fā)反應都是熵增大的反應C 自發(fā)反應一定能實現(xiàn)D 非自發(fā)反應在一定條件下能實現(xiàn) D 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全