化学反应的方向和限度

1、2022-2-19第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度2022-2-19 学习要求：学习要求： 1、焓的概念、熵的概念、焓的概念、熵的概念 2、利用焓变判断反应进行的方向、利用焓变判断反应进行的方向 3、利用熵变判断反应进行的方向、利用熵变判断反应进行的方向2022-2-19水水往往低低处处流流生活中的自发过程生活中的自发过程2022-2-19冰冰室室温温时时溶溶解解生活中的自发过程生活中的自发过程2022-2-19化学反应的方向及判断依据化学反应的方向及判断依据一、自发反应一、自发反应自发反应：在自发反应：在一定条件一定条件下，无需外界帮助就下，无需外界帮助就 能自动进

2、行的反应能自动进行的反应注意：注意： (1)一定条件指：一定的温度和压强一定条件指：一定的温度和压强外界帮助可以是如通电、光照等。外界帮助可以是如通电、光照等。(2)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.2022-2-19（P39 P39 交流与讨论）交流与讨论）下列反应是温室能否自发进行？如能，写出相应的化学方程式1.水分解生成氢气和氧气的反应2.氯气与溴化钾溶液的反应3.乙烯与溴单质的反应4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应2022-2-191.水分解生成氢气和氧气的反应2.氯气与溴化钾溶液的反应3.乙烯与溴单质的反应4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应不能不能能能不不能能能能

3、Cl2+2KBr=Br2+2KClC2H4+Br2 CH2BrCH2Br2022-2-19 1.C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O（l） H=-2217.5 kJ/mol 2.2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) H=-822 kJ/mol 3.4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) H=-1648.4kJ/mol 4.H2(g)+F2(g)=2HF(g) H=-546.6kJ/mol下列反应在一定条件下能够自发进行，它们有哪些共同特征？化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程共同特点：共同特点：H0，即体系趋向于从高能状态转，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态

4、变为低能状态2022-2-19 能量判据：能量判据：体系趋向于体系趋向于从高能状态转变为低能从高能状态转变为低能状态（状态（H 0）。）。 对于化学反应而言，对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自绝大多数的放热反应能自发进行发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全多，反应越完全二、焓变与反应方向二、焓变与反应方向2022-2-19吸热过程的反应能否自发进行？吸热过程的反应能否自发进行？思考：思考：如：如：1、硝酸铵溶于水、硝酸铵溶于水如：如：)()()(23gCOsCaOsCaCO高温思考：上面的几个反应是吸热反应、那为什么还可思考：上面的几个

5、反应是吸热反应、那为什么还可以自发的进行呢？以自发的进行呢？焓变（焓变（HH）是决定反应能否自发进行的因素）是决定反应能否自发进行的因素之一之一，但不是唯但不是唯一因素一因素。2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2o(l)NH4NO3(s)=NH4+ (aq) +NO3-(aq)2 2。碳酸钙分解。碳酸钙分解2022-2-19有序有序混乱2022-2-19三、熵变与反应方向三、熵变与反应方向 研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行 的另一因素的另一因素体系的混乱度（熵体系的混乱度（熵S） 熵：熵：衡量一个

6、体系衡量一个体系混乱度混乱度的物理量叫做熵，用符号的物理量叫做熵，用符号S表示。表示。 对于同一物质：对于同一物质：S（g）S（l）S（s） 熵变：熵变：反应前后体系反应前后体系熵的变化熵的变化叫做反应的熵变叫做反应的熵变.用用S表示。表示。 S=S生成物总熵生成物总熵S反应物总熵反应物总熵 反应的反应的S越大越大,越有利于反应自发进行越有利于反应自发进行 熵判据：熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（乱度增加（ S0）。且）。且S越大，越有利于反应自发越大，越有利于反应自发进行。进行。2022-2-19 1.H2O(s)H2O(l)

7、H2O(g) 2.CaCO3=CaO(s)+CO2(g)3.NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)4.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)思考：思考：判断下列过程的熵变是大于零还是小于判断下列过程的熵变是大于零还是小于零？零？S S0 0S S0 0S S0 0S0S0 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S0自发自发非自发非自发不一定不一定不一定不一定2022-2-19吉布斯自由能吉布斯自由能判断反应自发进行的方向判断反应自发进行的方向 NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H 0 S 0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H 0 S0判断这两个反判断这两个反应

8、什么条件下应什么条件下自发进行自发进行G 0,自发进行自发进行G0，可逆反应，可逆反应G 0，非自发进行，非自发进行低温可行低温可行高温可行高温可行G= H -TS 2022-2-191. H 0 该反应一定能自发进行；该反应一定能自发进行；如：如：Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g)2. H 0，S0 该反应一定不能自发进行；该反应一定不能自发进行；如：如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3. H 0，S0，S0 该反应在较高温度下能自发进行该反应在较高温度下能自发进行如：如：CaCO3(s)CaO(s)+CO

9、2(g)判断依据：判断依据： G= HT S 0 反应能自发进行反应能自发进行2022-2-19说出下列反应中的焓变，熵变，及自发性 CO2(s) CO2(g) 2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)2K(s)+2H2O(l)=2K+(aq)+2OH-(aq)+H2(g)Ag+(aq)+Cl-=AgCl(s) HH 0 0 SS0 0 自发自发HH 0 0，SS0 0 自发自发HH 0 S0 0 自发自发HH 0 0，SS0 0 自发自发2022-2-19小结：小结：能量判据：能量判据：体系趋向于体系趋向于从高能状态转变为低能从高能状态转变为低能状状态态（H H 0 0）。）。熵判据：熵判据

10、：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（即混乱度增加（ S S0 0）。且）。且S S越大，越有利越大，越有利于反应自发进行。于反应自发进行。2022-2-19温度对反自发性的情况温度对反自发性的情况 类类型型HSH- -TS反应的自发性反应的自发性1+2+- -3- - -4+永远是永远是- -在任何温度都是自发反在任何温度都是自发反应应永远是永远是+在任何温度下都是非自发在任何温度下都是非自发反应反应在高温在高温+ 在低温在低温- -在低温是自发反应在低温是自发反应在高温是非自发反应在高温是非自发反应在高温在高温- -在低温在低温+在低温是非

11、自发反应在低温是非自发反应在高温是自发反应在高温是自发反应2022-2-19【知识拓展】【知识拓展】物质所具有的能量物质所具有的能量H熵变熵变熵熵焓变焓变焓焓计算公式计算公式单位单位符号符号定义定义生成物总能量与反应生成物总能量与反应物总能量之差物总能量之差KJmol-1混乱度混乱度SJmol-1K-1Jmol-1K-1KJmol-1HSH=H(生成物生成物)H(反应物反应物)S=S(生成物生成物)S(反应物反应物)生成物总熵与反应生成物总熵与反应物总熵之差物总熵之差2022-2-19化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应速

12、率化学反应速率化学平衡化学平衡能量判据和熵判能量判据和熵判据据化学反应原理的组成部分：化学反应原理的组成部分：2022-2-191 1反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。据能解决的问题了。注意注意2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时在讨论过程的方向时，指的是没有外界干

13、扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，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。例如石墨经高温高压还是就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。可以变为金刚石的。2022-2-19 1 下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是 （ ） A、水由高处向低处流；水由高处向低处流； B、天然气的燃天然气的燃烧；烧； C、铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈； D、室温下水结室温下水结成冰。成冰。D2022-2-192.下列反应中，熵减小的是下列反应中，熵减小的是D. 2CO(g)2C(s)O2(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)

14、A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D2022-2-193.下列反应中，在高温下不能自发进下列反应中，在高温下不能自发进行的是行的是D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增2022-2-19 4. 碳酸铵（碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发地在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是分解产生氨气，对其说法中正确的是 （ ）

15、 A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；熵增大； B、其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量； C、其分解是吸热反应，据能量判据碳酸铵不能自其分解是吸热反应，据能量判据碳酸铵不能自发分解；发分解； D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。A2022-2-19 5、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （ ） A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；都是非自发的； B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；

16、是熵减少或不变； C、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； D、自发反应在任何条件下都能实现。自发反应在任何条件下都能实现。 6、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是 （ ） A、吸热反应；吸热反应； B、放热反应；放热反应； C、熵增加反应；熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。熵增加或者放热反应。CD2022-2-197、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）； H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是自发进行的原因是 （ ）A、是吸热反应；是吸热反应； B、是放热反应；是放热反应；C、是熵减少的反应；是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D2022-2-198、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（ ）A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。多数的能自发进行的反应都是放热反应。B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。的混乱程度越大，熵值越大。C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是一个反应能否自发