高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 2.1 化学反应的方向课件5 鲁科版选修4

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1、高山流水冰雪融化花开花谢自发过程与自发反应 自发过程：自发过程： 自然界中水总是从高处往地处流； 电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动； 室温下冰块自动融化； 墨水扩散； 食盐溶解于水。 自发反应：自发反应： 镁条燃烧：Mg(s)+O2(g)=MgO(s) 酸碱中和：H+OH-=H2O 铁器暴露在潮湿空气中会生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)自发过程：自发过程： 在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。程。自发反应：自发反应：自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一部自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一

2、部分。分。那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢？呢？讨论分析已经讲过的自发过程的能量变化。举出一些放热的化学反应，判断自发性为什么这些放热反应是自发过程呢？一、焓判据（能量判据）一、焓判据（能量判据） ：注意：注意：（1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具体条件；体条件；（2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反

3、应速率无关。化学反应速率无关。自发过程的体系取向于自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态从高能状态转变为低能状态(这时这时体系会对外部做功或释放热量，焓变小于体系会对外部做功或释放热量，焓变小于0)，这一经验规，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。举例：墨水滴入水中气体的扩散固体的溶解二、熵（、熵（S）：）： 1.描述体系混乱度的物理量描述体系混乱度的物理量 2.符号：符号：S 单位：单位：Jmol-1K-1 3.大小判据：大小判据： （1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越

4、大； （2）同一条件：不同物质的熵值不同；）同一条件：不同物质的熵值不同； （3）物质的存在状态：）物质的存在状态：S(g) S(l) S(s)。 4.反应熵变反应熵变:反应产物的总熵与反应物总熵之差反应产物的总熵与反应物总熵之差 (1)符号：符号：S (2)表达式表达式:S =S(生成物生成物) S (反应物反应物) (3)正负判断：正负判断： 气体体积增大的反应，气体体积增大的反应，S0,熵增加反应熵增加反应 气体体积减小的反应，气体体积减小的反应，S0,熵减小反应熵减小反应 练习：判断下列反应熵变大小： 1、N2+3H2=2NH3 2、2C+O2=2CO 3、CaCO3=CaO+CO21

5、、冰、冰 液态水液态水 水蒸气水蒸气2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水3、自发进行的吸热反应：、自发进行的吸热反应：N2O5分解：分解： 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol碳酸铵的分解：碳酸铵的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol共同点：熵（共同点：熵（S）增加）增加【探究】下列自发过程熵变的特点【探究】下列自发过程熵变的特点注意：（注意：（1）熵变只是反应能否自发进行的一种因素；）熵变只是反应能否自发进行的一种因素； （2）熵变（）熵变（S）只决定于体系的始态和终）只决定于体系的始态和终

6、 态，与变化的途径无关；态，与变化的途径无关； （3）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。进行，与化学反应速率无关。 总结：自发过程的两大变化趋势：总结：自发过程的两大变化趋势： （1）能量趋于减小）能量趋于减小(焓减）焓减） （2）混乱度趋于增大（熵增）混乱度趋于增大（熵增）三、熵判据三、熵判据： 在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，将导致体系的熵增大，这一经验规律叫有序转变为无序，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

7、判做熵增原理。是在用来判断化学反应方向时就称为熵判据据 。四、焓变与熵变对反应方向的共同影响四、焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.判据：判据：H-TS 2.判据与反应的自发性：判据与反应的自发性： 0 反应不能自发进行反应不能自发进行 3.适用判据应注意的问题：适用判据应注意的问题：（1）判断反应的自发性要结合）判断反应的自发性要结合H和和S， 利用利用H-TS（2）条件是一定温度、压强下）条件是一定温度、压强下（3）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的趋势，）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的趋势，但这个反应到底能不能反应，那还要看反应进行的限度和但这个反应到底能不能反应，那还要

8、看反应进行的限度和反应进行的速率。反应进行的速率。【定性分析定性分析】焓变熵变化学反应能否自发进行H0S0不能定性判断 H0S0S0一定不能自发进行（任何温度） H0一定能自发进行（任何温度） 【定量分析】 高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气： N2（g）O2（g）=2NO（g）。式通过计算说明在1200的条件下，此反应能否正向自发进行？（已知：H=180.50 kJ/mol ，S=247.7J/(molK) ）课堂练习：课堂练习：1.能用能量判据判断下列过程的方向的是（能用能量判据判断下列过程的方向的是（ ）A.A. 水总是自发的由高处往低处流水总是自发的由高处往低处流B.B.

9、 放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行C.C. 有序排列的火柴散落时成为无序排列有序排列的火柴散落时成为无序排列D.D. 多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大2.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2（g g）=CO=CO2 2 （g g） C(C(金刚石，金刚石，s)+Os)+O2 2 （g g） =CO=CO2 2 （g g） ABC3.下列过程属于熵增加的是（下列过程属于熵增加的是（ ）A.A.固体

10、的溶解过程固体的溶解过程B.B.气体扩散过程气体扩散过程C.C.水蒸气变为液态水水蒸气变为液态水D.CO(g)+2HD.CO(g)+2H2 2(g)=CH(g)=CH3 3OH(g)OH(g)4.下列说法中，正确的是（下列说法中，正确的是（ ）A.A.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变不变B.B.自发反应在恰当条件下才能实现自发反应在恰当条件下才能实现C.C.自发反应在任何条件下均能实现自发反应在任何条件下均能实现D. D. 同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同5. .下列反应中在高温下不能自发进行的是（下列反应中在高温下不能自发进行的是（ ）A.CO(g)=C(sA.CO(g)=C(s) +I/2O) +I/2O2 2(g) (g) B.2NB.2N2 2O5(g)=4NOO5(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)C.(NH4) C.(NH4) 2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)D.MgCOD.MgCO3 3(s)=MgO(s)+CO(s)=MgO(s)+CO2 2(g)(g)ABBA