24《化学反应进行的方向》

1、2.4化学反应进行的方向教学目标教学目标 v知识与能力知识与能力v了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；v能够用熵增原理判断化学反应进行的方向。v【教学重难点【教学重难点】v 能够用熵增原理判断化学反应进行的方向1、高山流水高山流水是一个自动进行的自然过程。是一个自动进行的自然过程。 高处水一定会流到低处吗？高处水一定会流到低处吗？2、低处水可以流至高处么？、低处水可以流至高处么？3、在、在“低水高流低水高流”的过程中一旦外界停止做的过程中一旦外界停止做 功，该过程还能继续进行下去吗？功，该过程还能继续进行下去吗？可采取什么措施？可采取什么措施？思考与交流思考与交流自发过程：在

2、自发过程：在一定一定条条件件下，下，不需要外力作不需要外力作用用就能自动进行的过程；就能自动进行的过程；非自发过程：在非自发过程：在一定条件一定条件下，下，需持续借助人需持续借助人 为作用为作用才能进行的过程。才能进行的过程。【讨论】请尽可能多地列举你熟知的自发过程。 知识巩固：下列哪个过程非自发过程（知识巩固：下列哪个过程非自发过程（ ）(A)钠与水反应：钠与水反应：2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) H=368 kJ/mol(B)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(C)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应

3、：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6kJ/mol自发过程共同点自发过程共同点放热反应放热反应H0D（D）水由）水由低低处往处往高高处流处流一、自发过程的能量判据一、自发过程的能量判据能量判据：能量判据：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从高能状态转变为低能状态能状态( (这时体系会对外部做功或释放热量这时体系会对外部做功或释放热量) )，这一这一经验经验规律就是规律就是能量判据。能量判据。（释放热量或对外做功）（释放热量或对外做功）高能态高能态低能态低能态+能量能量能量判据又称焓判据，能量判据又称焓判据，即即H H0 0的反应有自的反应有自发进行

4、的倾向发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。方向的判据之一。练习练习1:已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： C(金刚石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是( )A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程C.石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低AC练习练习2:知道了某过程有自发性之后知道了某过程有自发性之后，则则A.可判断出过程的方向可判断出过程的方向B.可确定过程是否

5、一定会发生可确定过程是否一定会发生C.可预测过程发生完成的快慢可预测过程发生完成的快慢D.可判断过程的热效应可判断过程的热效应A？判断下列过程中能量的变化情况：判断下列过程中能量的变化情况：1、冰、冰液态水液态水水蒸气水蒸气2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水吸热那么这些物质的规则性、有序性有没有改变呢？混乱度：混乱度：表示体系的不规则或无序状态。表示体系的不规则或无序状态。混乱度的增加意味着体系变得更混乱度的增加意味着体系变得更加无序加无序混乱度与熵混乱度与熵熵：熵： 热力学上用来表示混乱度的状态函数，符热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为号为S 体系的无序性越高，即混乱度越高，体系的

6、无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大熵值就越大分析刚才两个自发过程中混乱度分析刚才两个自发过程中混乱度的变化情况：的变化情况：1、冰、冰液态水液态水水蒸气水蒸气2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水混乱度混乱度同一物质，气态时熵最大，同一物质，气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。液态时次之，固态时最小。归纳：归纳：熵增熵增:由有序由有序自发地转变为无序自发地转变为无序熵变熵变S：二、自发过程的熵判据二、自发过程的熵判据熵判据：熵判据：在与外界隔离的体系中在与外界隔离的体系中，自发过程将，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫导致体系的熵增大，这一经验规律叫做做熵增原理熵增原理，是判断化学

7、反应方向的，是判断化学反应方向的另一判据另一判据熵判据熵判据。小结：自发过程的变化趋势小结：自发过程的变化趋势1、能量趋于降低：、能量趋于降低：2、混乱度趋于增加、混乱度趋于增加（释放热量或对外做功）（释放热量或对外做功）高能态高能态低能态低能态+能量能量 有些过程也是自发的，这当中有的与物有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：但用焓判据却无法解释清楚，例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行两种理想气体的混合可顺利自发进行（1）既不吸热也不放热的自发过程）既不吸热也不放热的自发过程H2O

8、2O2 H2（2）吸热的自发过程）吸热的自发过程 室温下冰块的融化；室温下冰块的融化； 硝酸盐类的溶解；硝酸盐类的溶解； 常温常压下常温常压下N2O5的分解：的分解：2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol 碳铵的分解：碳铵的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol 很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。个判据兼顾。由焓判据和熵判据组合成的复合判由焓判据和熵判据

9、组合成的复合判 据将更适合于所有的过程。据将更适合于所有的过程。三、化学反应自发进行的方向三、化学反应自发进行的方向2、物质的混乱度趋于增加、物质的混乱度趋于增加1、物质具有的能量趋于降低、物质具有的能量趋于降低 H(焓变焓变) S(熵变熵变)0焓焓(H)判据判据熵熵(S)判据判据放热反应放热反应焓变焓变熵变熵变化学反应能否自发进行化学反应能否自发进行自发进行自发进行不自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断不能定性判断不能定性判断 H0 H0 H0 S0 S0 S0 S0熵增原理熵增原理0练习练习3碳铵碳铵(NH4)2CO3 在室温下就能在室温下就能自发自发地分解产地分解产生氨气，对其说法

10、中正确的是生氨气，对其说法中正确的是A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解不能自发分解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。A练习练习4下列反应中，在下列反应中，在高温高温下不能自发进行的是下不能自发进行的是D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. M

11、gCO3(s)MgO(s)CO2(g)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增信息：信息：体系自由能变化（体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵变对反应体）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：系的影响： G= H-T S（为热力学温度，均为正值）。在恒为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用温、恒压下，用 G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当更为科学（当 G 0时可自发进行）。时可自发进行）。请阅读所给信息，然后回答问题请阅读所给信息，然后回答问题反应在该状况下反应在该状况下能否自发进行能否自发进行自发进行自发进行不自发进行不自发进行低温时低温时,高温时高温时低温时低温时,高温时高温时低温不自发低温不自发,高温自发高温自发低温自发低温自发,高温不自发高温不自发 H 一、自发过程的变化趋势一、自发过程的变化趋势1、能量趋于降低、能量趋于降低2、混乱度趋于增加、混乱度趋于增加二、化学反应自发进行的方向二、化学反应自发进行的方向2、物质的混乱度趋于增加、物质的混乱度趋于增加1、物质具有的能量趋于降低、物质具有的能量趋于降低 H(焓变焓变)0焓焓(H)判据判据熵熵(S)判据判据放热反应放热反应熵增原理熵增原理注意：过程的自发性只用于判断过程的方向，不注意：过程的自发性只用于判断过程的方向，不能确定