化學：《化學反應進行的方向》：課件七（24張PPT）（人教版選修4）

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歡迎進入化學課堂 水總是自發(fā)地由高處往低處流 自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象 請同學們聯(lián)系生活知識 列舉一些能自動發(fā)生的例子 自然界中水總是從高處往低處流 電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動 室溫下冰塊自動融化 墨水擴散 食鹽溶解于水 火柴棒散落等 鎂條燃燒 酸堿中和 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 鋅與CuSO4溶液會自動反應生成Cu和ZnSO4等 這些過程都是自發(fā)的 其逆過程就是非自發(fā)的 1 自發(fā)過程 在一定條件下 不借助外部力量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 歸納小結 如何判斷一個過程 一個反應能否自發(fā)進行 尋找反應能否自發(fā)進行的判據(jù) 第四節(jié)化學反應進行的方向 酸堿中和 鎂條燃燒等這些一定條件下能自發(fā)發(fā)生的反應有何共同特點 思考與交流 共同特點 H O即放熱反應放熱反應使體系能量降低 能量越低越穩(wěn)定 H O有利于反應自發(fā)進行 從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā) 一般情況下 H O即放熱反應易發(fā)生自發(fā)反應 日常生活中長期積累的經(jīng)驗而總結得到一條經(jīng)驗規(guī)律 能量判據(jù) 焓判據(jù) 體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài) 這時體系會對外做功或者釋放熱量 H 0 歸納與總結 一 能量判據(jù) 焓判據(jù) NH4HCO3 s CH3COOH aq CO2 g CH3COONH4 aq H2O l H 37 30kJ mol 自發(fā)反應一定要 H O 結論 H O有利于反應自發(fā)進行 自發(fā)反應不一定要 H O焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素 但不是惟一因素 思考與交流 H 56 7kJ mol H 74 9kJ mol 二 熵判據(jù) 1 為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無關的過程的自發(fā)性 提出了在自然界還存在著另一種能夠推動體系變化的因素 熵 2 熵是體系混亂度的量度 即熵是用來描述體系的混亂度 符號用S表示 單位 J mol 1 K 1 體系混亂度越大 熵值越大 體系混亂度越小 熵值越小 同一物質 S g S l S s 3 產(chǎn)生氣體的反應 氣體物質的物質的量增大的反應 熵變通常都是正值 S 0 為熵增加反應 火柴散落 墨水擴散過程混亂度如何變化 混亂度越大越穩(wěn)定 S 0有利于反應自發(fā)進行 從混亂度角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā) 思考與交流 歸納與總結 自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉變?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 也就是反應方向判斷的熵判據(jù) 自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎 2Al s Fe2O3 s Al2O3 s 2Fe s S 39 35J mol 1 K 1 結論 S O有利于反應自發(fā)進行 自發(fā)反應不一定要 S O 思考與交流 熵變是反應能否自發(fā)進行一個因素 但不是惟一因素 CaCO3 s CaO s CO2 g 這個反應能否自發(fā)進行 已知 H 298K 178 2KJ mol S 298K 169 6J mol 1 K 1 思考 化學反應的最終判據(jù)到底是什么呢 G H T S 三 復合判據(jù) 自由能變化 當 G 0時 反應自發(fā)進行 當 G 0時 反應不自發(fā)進行 當 G 0時 平衡狀態(tài) 自主學習 P38科學視野 溫度對反自發(fā)性的情況 永遠是 在任何溫度都是自發(fā)反應 永遠是 在任何溫度下都是非自發(fā)反應 在高溫 在低溫 在低溫是自發(fā)反應在高溫是非自發(fā)反應 在高溫 在低溫 在低溫是非自發(fā)反應在高溫是自發(fā)反應 需要注意 1 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 2 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 例如 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) 又如裝在不同地方的氣體等例子 3 在討論過程的方向時 指的是沒有外界干擾時體系的性質 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 高溫高壓石墨轉化為金剛石的例子 實現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量 該過程的本質仍然是非自發(fā)性的 課堂達標測試 1下列過程是非自發(fā)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 室溫下水結成冰 2碳酸銨 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 其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體 使體系的熵增大 B 其分解是因為外界給予了能量 C 其分解是吸熱反應 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 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)的 B 自發(fā)反應一定是熵增大 非自發(fā)反應一定是熵減少或不變 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) 4 自發(fā)進行的反應一定是 A 吸熱反應 B 放熱反應 C 熵增加反應 D 熵增加或者放熱反應 C D 5 250C和1 01 105Pa時 反應2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 76kJ mol 自發(fā)進行的原因是 A 是吸熱反應 B 是放熱反應 C 是熵減少的反應 D 熵增大效應大于能量效應 D 6 下列說法不正確的是 A 焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關的因素 多數(shù)的能自發(fā)進行的反應都是放熱反應 B 在同一條件下不同物質有不同的熵值 其體系的混亂程度越大 熵值越大 C 一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應放熱還是吸熱D 一個反應能否自發(fā)進行 與焓變和熵變的共同影響有關 C D 8 下列反應中 熵減小的是 A NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g B 2N2O5 g 4NO2 g O2 g C MgCO3 s MgO s CO2 g D 2CO g 2C s O2 g 7 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 影響因素 小結 焓減小有利于反應自發(fā) 熵增大有利于反應自發(fā) 規(guī)律方法總結 自發(fā)反應中的焓變和熵變的關系 1 在溫度 壓力一定的條件下 放熱的熵增加的反應一定能自發(fā)進行2 在溫度 壓力一定的條件下 吸熱的熵減少的反應一定不能自發(fā)進行3 當焓變和熵變的作用相反時 如果二者大小相差懸殊 可能某一因素占主導地位4 當焓變和熵變的作用相反且二者相差不大 溫度可能對反應的方向起決定性作用5 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 知識拓展 物質所具有的能量 H 熵變 熵 焓變 焓 計算公式 單位 符號 定義 生成物總能量與反應物總能量之差 KJ mol 1 混亂度 S J mol 1 K 1 J mol 1 K 1 KJ mol 1 H S H H 生成物 H 反應物 S S 生成物 S 反應物 生成物總熵與反應物總熵之差 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