化学反应进行的方向 (2)

1、现在学习的是第一页，共35页现在学习的是第二页，共35页现在学习的是第三页，共35页现在学习的是第四页，共35页生活中的自发过程生活中的自发过程1.自然自然.界中水由高处往低处流，而不会自动从低界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；处往高处流；(2 . 铁器暴露在潮湿空气中会生锈；铁器暴露在潮湿空气中会生锈； 3.食盐晶体的溶解和墨水的扩散。食盐晶体的溶解和墨水的扩散。 这些生活中的现象将向何方发展，我们非这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性常清楚，因为它们有明显的自发性其中是其中是否蕴藏了一定的科学原理？否蕴藏了一定的科学原理？这些过程都是自发的，其逆

2、过程就是非自发这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。的。现在学习的是第五页，共35页化学反应的方向化学反应的方向1.自发过程自发过程:在在一定条件下一定条件下不需外力作用不需外力作用就就能自动进行能自动进行的过程的过程.2.非自发过程非自发过程 ：在：在一定条件一定条件下，下，需要外需要外界做功界做功才能进行的过程。才能进行的过程。3.自发过程的特征：自发过程的特征：有明确的有明确的方向性方向性，具，具有对外做功的本领。有对外做功的本领。4.自发反应自发反应:在一定条件下无需外界在一定条件下无需外界 帮助帮助 就能自动进行的反应就能自动进行的反应.现在学习的是第六页，共35页 下列过程和反

3、应属于自发进行的是下列过程和反应属于自发进行的是 A. 物体由高处自由下落物体由高处自由下落 B. 电解水电解水 C、钠与水反应、钠与水反应 D. 电动水泵将水由低抽到高处电动水泵将水由低抽到高处 E、氢气与氧气点燃生成水、氢气与氧气点燃生成水 F、在室温下水结成冰、在室温下水结成冰 G、一缕花香可以溢满居室、一缕花香可以溢满居室 I、一滴墨水染红一盆清水一滴墨水染红一盆清水 J、铁在潮湿空气中发生锈蚀、铁在潮湿空气中发生锈蚀 K、石灰石的分解、石灰石的分解 自发过程：自发过程：非自发过程非自发过程AC E GIJBDFK现在学习的是第七页，共35页二、化学反应进行方向的判据二、化学反应进行方

4、向的判据1、能量判据（焓判据）、能量判据（焓判据）反应物的总能量反应物的总能量高高生成物的总能量生成物的总能量低低放热反应放热反应H H0 0能量判据（焓判据）能量判据（焓判据）自发过程的体系趋向于自发过程的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 H 0 0）。）。能量判据又称能量判据又称焓判据焓判据即即H H0 0的反应有自发的反应有自发进行的倾向。进行的倾向。现在学习的是第八页，共35页化学反应中的自发化学反应化学反应中的自发化学反应(1)钠与水反应：钠与水反应： 2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) H=368 kJ/mol(2)

5、铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6kJ/mol共同点共同点放热反应放热反应 H0 具有具有单向性单向性. .现在学习的是第九页，共35页注意：注意： (1)、自发反应需要的、自发反应需要的“一定条件一定条件”和非自发反应需要的和非自发反应需要的“外力作用外力作用”的区的区别。别。 (2)、自发反应是一种趋势，与反应、自发反应是一种趋势，与反应速率无关。速率无关。 (3)、“非自发反应非自发反应”和和“不能发生不能发生的反应的反应”的差别。的差

6、别。现在学习的是第十页，共35页思考：很多放热反应思考：很多放热反应有自发进行的倾向，有自发进行的倾向，是不是吸热反应就不能自发进行呢？是不是吸热反应就不能自发进行呢？2N2N2 2O O5 5(g) (g) 4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) (g) H H=+56.7kJ/mol=+56.7kJ/mol (NH(NH4 4) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g) (g) H H=+74.9 kJ/mol=+74.9 kJ/mol NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g) +CH3COON

7、H4（aq）+H2O（l）；）； H（298K）=37.3KJ/mol现在学习的是第十一页，共35页结论：结论：H OH O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要但自发反应不一定要H OH OS O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行， 自发反应不一定要自发反应不一定要S OS O 熵变是反应能否自发进行的一熵变是反应能否自发进行的一个因素个因素, ,但不是唯一因素。但不是唯一因素。现在学习的是第二十三页，共35页美国物理化学家吉布斯美国物理化学家吉布斯 现在学习的是第二十四页，共35页 研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是 (1) G =

8、H - TS G = H - TS 0 反应能自发进行反应能自发进行G = H - TS 0 反应不能自发进行反应不能自发进行 G = H - TS 0 反应达到平衡状态反应达到平衡状态（ G 吉布斯自由能吉布斯自由能 T 绝对温度绝对温度)3 3、复合判据（自由能变化、复合判据（自由能变化G G）(2) 反应进行方向的判断方法反应进行方向的判断方法：现在学习的是第二十五页，共35页H HS SH0 S0高温下高温下反应自发进行反应自发进行H0 S0所有温度下所有温度下反应不能自发进行反应不能自发进行H0所有温度下所有温度下反应自发进行反应自发进行H0 S0低温下低温下反应自发进行反应自发进行

9、现在学习的是第二十六页，共35页放热放热反应 熵减熵减反应 判断下列反应的进行趋势判断下列反应的进行趋势 NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) H 0 S 0 S 0 NH4Cl(s) = NH3(s) + HCl(g) 现在学习的是第二十七页，共35页(3) 当当H0, S0 ,S0 时时,反应是否反应是否自发进行自发进行与温度有关与温度有关，一般低温时焓变影响为主，一般低温时焓变影响为主，高温时，熵变影响为主，而温度影响的大小要高温时，熵变影响为主，而温度影响的大小要H、S的具体数值而定。的具体数值而定。(4) 过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程过程的自发性只

10、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是否一定会发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。同的，但只有后者可以实现。G = H - TS 现在学习的是第二十八页，共35页(5)(5)在讨论过程的方向时，在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体指的是没有外界干扰时体系的性质系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能。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。例如水泵可以把水从低水位升至高水出现相反的结果。例如水泵可以把水

11、从低水位升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，实现的先决实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。性的。现在学习的是第二十九页，共35页 知识回顾知识回顾 化学反应与能量的变化 (焓判据) 化学反应与熵值的变化 (熵判据) “焓”与“熵”共同对化学反应的自发性产生影响 吉布斯自由能的定量判断 理解反应理解反应设计反应设计反应S O有利于反应自发进行有利于反应自发进行H O有利于反应自发进行有利于反应自发进行现在学习的是第三十页，共35页 从“熵”的角度看世界薛定谔所著薛定谔所

12、著生命是什么？生命是什么？ “热力学第二定律是一个最深刻、最普遍的定律。它有着自身忧郁的美，象所有重要定律一样，引起人们的崇敬之情。” 英国作家 C.P.Snow 正如“能”的观点被人们普遍接受一样，“熵”的观点也越来越多地被人们用来解释物理、化学、生命、信息、生活中的诸多行为与现象。现在学习的是第三十一页，共35页 在自然科学领域，化学反应是按熵增在自然科学领域，化学反应是按熵增的方向进行的；在生命科学领域，动植的方向进行的；在生命科学领域，动植物的生命发展是按熵增方向进行的；在物的生命发展是按熵增方向进行的；在社会科学领域，人类社会的发展进步是社会科学领域，人类社会的发展进步是按熵增方向进行的。按熵增方向进行的。现在学习的是第三十二页，共35页熵与环境熵与环境熵增就是污染熵增就是污染熵与生命：熵与生命： 生命的基本特征是新陈代谢，从熵的角度看新陈代生命的基本特征是新陈代谢，从熵的角度看新陈代谢实际上是生命体汲取低熵排出高熵物质的过程。当系谢实际上是生命体汲取低熵排出高熵物质的过程。当系统的总熵变小于零时，生命处在生长、发育的阶段，向统的总熵变小于零时，生命处在生长、发育的阶段，向着更加高级有序的结构迈进。当总熵变为零时，生命