广西玉林市高中化学 2.4 化学反应进行的方向课件 新人教版选修4.ppt

化学反应进行的方向 人教版选修 4 第二章第四节 学习目标 1 能用焓变和熵变说明化学反应的方向 2 理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据 3 体会事物的发展 变化常常受多种因素的制约 要全面分析问题 复习 化学反应速率 快慢化学平衡 可逆反应限度 化学反应进行的方向 自发过程 定义 即在一定条件下 不需要外界的帮助就能自动进行的过程 如 自由落体运动 高山流水 电流由电位高的地方向电位低的地方流 能量变化特点 高能状态 低能状态 定义 在给定条件下 无需外界帮助 能自动进行的反应 称为自发反应 反之 为非自发 自发反应 思考 如果把铁或者把裸露的铁制品放在潮湿的空气中 它会自发反应吗 如果反应还未发生 如何判断呢 焓判据 焓变 h 自发反应的例子 1 铁生锈 3fe s 3 2o2 g fe2o3 s h 824kj mol 2 酸碱中和 naoh aq hcl aq nacl aq h2o l h 57 3kj mol 3 甲烷燃烧 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g h 802 3kj mol 4 氢气和氧气反应 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 放热反应 即 h 0有利于反应的自发进行 放热反应过程中体系能量降低 因此放热反应具有自发进行的倾向 练习 1 已知金刚石和石墨的转化的热化学方程式为 c 金刚石 s c 石墨 s h 1 9kj mol 关于金刚石和石墨的相互转化 下列说法正确的是 双选 a 石墨转化成金刚石是自发进行的过程b 金刚石转变成石墨是自发进行的过程c 石墨比金刚石能量低d 金刚石比石墨能量低 bc 实验 取适量的ba oh 2 8h2o晶体研细后与少量的nh4cl晶体一起放入烧杯中 用玻璃棒快速搅拌 闻气味 用手触摸杯壁 观察现象 实验目的 探究该反应是否为自发反应 ba oh 2 8h2o 2nh4cl bacl2 2nh3 10h2o 此反应为 h 0 但可自发进行 有刺激性气味的气体生成 烧杯壁温度降低 探究ba oh 2 8h2o晶体与nh4cl晶体能否自发 化学反应进行方向的判据 焓判据小结 自发 不一定 焓变是判断反应能否自发进行的一个相关因素 但不是唯一因素 只用焓判据判断反应能否自发进行是不全面 不准确的 具有局限性 自然界中还有一类与能量状态的高低无关的自发过程 还存在着另一种能够推动体系变化的因素 生活中有一些从 有序 倾向于 无序 的例子 如 墨水的扩散食盐溶解于水火柴的散落冰融化扑克牌经过多次洗牌 熵 用来度量体系混乱度的物理量 符号 s单位 j mol 1 k 1规律 1 体系的无序性越高 混乱度越高 熵值就越大 2 大小判断 思考 讨论下列过程中熵值如何变化 冰融化成水 水份蒸发 气态 液态 固态 同一物质 s g s l s s 熵值增大 熵判据 熵变 s s s 生成物 s 反应物 有序变为无序 混乱度增大的过程 熵增的过程 则 s 0 熵增的过程就是自发过程 思考 下列过程中熵值都是增大的反应 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol s 02n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol s 0 总结 你能从中总结出熵增加的因素吗 在常温 常压下 产生气体的反应或者气体的物质的量增大 则熵增 s 0 可以自发 熵判据判断反应方向的依据 大 练习 hcl g nh3 g nh4cl s 请判断下列过程是熵增还是熵减 熵减 讨论 这个反应是否能自发呢 可以自发 吉布斯 体系自由能变化 体系自由能变化 复合判据 恒温 恒压下 判断化学反应自发性的判据是体系自由能变化 g 课本第36页 定义 g h t s单位 kj mol g0非自发进行 g 0 任何温度都是自发反应 任何温度都是非自发反应 取决于温度 高温 g 0 低温 g 0还可能 g 0 高温为非自发 低温为自发 还可能平衡 取决于温度 高温 g0还可能 g 0 低温为非自发 高温为自发 还可能平衡 讨论 g 0 汽车尾气中的主要污染物是no和co 是大气污染物 人们提出通过以下反应来处理汽车尾气以减轻污染 2no g 2co g n2 g 2co2 g 298k 101kpa下 h 113 0kj mol 1 s 143 5j mol 1 k 1这个方案是否可行 g h t s 113 0 298 143 5 10 3 70 237kj mol 1求得 g 0因此 室温下反应能自发进行 可以用此反应解决汽车尾气污染的问题 注意 1 在讨论过程的方向时 我们指的是没有外界干扰时体系的性质 如果允许外界对体系施加某种作用 就可能出现相反的结果 课本第35页 注意 2 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 巩固训练 1 双选 下列过程属于熵增过程的是a 硝酸钾溶解在水里面b 氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体c 水蒸气凝结为液态的水d nh4 2co3分解生成二氧化碳 氨气和水 解析 硝酸钾溶解在水里面 电离成自由移动的离子 混乱程度增大 nh4 2co3分解生成二氧化碳 氨气和水时 生成大量气体物质 混乱程度增大 而由气体变成液体或固体的过程均为熵减的过程 答案 ad ad 2 下列说法中 正确的是 a 自发反应一定是熵增大 非自发反应一定是熵减小或不变 b 自发反应在恰当条件下才能实现 c 自发反应在任何条件下均能实现 d 同一物质的固 液 气三种状态的熵值相同 b 3 已知反应caco3 s cao s co2 g h 178 2kj mol 1 s 169 6j mol 1 k 1 请你通过计算讨论该反应能自发进行的条件 解析 g h t s若反应自发进行 需使 g 0 即 g h t s 0 g 178 2 t 169 6 10 3 0t 1051k常温下 该反应不能自发进行 若要反应自发进行需要温度在1051k 778 以上 本节课总结 物质所具有的能量 生成物总能量与反应物总能量的差量 混乱度 生成物总熵与反应物总熵之差 s s 生成物 s 反应物 焓判据和熵判据的应用 1 焓判据 h 0易自发 2 熵判据 s 0自发 3 复合判据 体系自由能变化 g h t s 将更适合于所有的反应过程 4 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的速率 5 反应的自发性也受外界条件的影响 所以要排除外界干扰 一书一世界 溯源探