化学反应的方向及判断依据use

1、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 是自动进行的自发变化过程是自动进行的自发变化过程具有一定的方向性具有一定的方向性这些生活中的现象将向何方发展这些生活中的现象将向何方发展(方向性方向性)，我们非常清楚，因为它们有明显的我们非常清楚，因为它们有明显的自发性自发性。T2 T1 P2 P1 h2 h1 墨滴墨滴 Q 气体气体 液体液体 扩散扩散1.1.水分解生成氢气和氧气的反应水分解生成氢气和氧气的反应2.2.氯气与溴化钾溶液的反应氯气与溴化钾溶液的反应3.3.乙烯与溴单质的反应乙烯与溴单质的反应4.4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应氮气和氧气生成一氧化氮的反应不能不能能能不

2、能不能能能Cl2+2KBr=Br2+2KClC2H4+Br2 CH2BrCH2Br书书P42P42交流与讨论交流与讨论一、化学反应具有方向性一、化学反应具有方向性1.1.自发反应：在一定温度和压强下，无需外自发反应：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。界帮助就能自动进行的反应。例如：酸碱中和反应、可燃物的燃烧例如：酸碱中和反应、可燃物的燃烧、铁器暴铁器暴露在潮湿空气中会生锈露在潮湿空气中会生锈等等可燃物的燃烧虽然要可燃物的燃烧虽然要“点燃点燃”这个条件，但点燃后这个条件，但点燃后就能自己燃烧，它是自发进行的反应。就能自己燃烧，它是自发进行的反应。强调：强调： 一定条件指：一定的

3、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。（外界持续做功）（外界持续做功）一定条件一定条件( (如加热，高压如加热，高压) )下目的下目的: :引发反应引发反应自发反应在自发反应在恰当条件恰当条件下才能实现下才能实现. .特征：有特征：有方向性方向性，且不能自动恢复原状，若要，且不能自动恢复原状，若要 恢复必须借助外力。恢复必须借助外力。(2)(2)实例实例 N2 + O2 2NO 2H2H2 20 =0 =通电通电= 2H= 2H2 2 + O + O2 2 （1 1）非自发反应非自发反应定义定义：在一定条件下，无外界帮助在一定条件

4、下，无外界帮助不能不能自动进行的反应自动进行的反应3 3、自发过程、自发过程定义：定义：在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的过过程程(2)(2)实例实例水由高处向低处流；水由高处向低处流；冰融化冰融化固体溶解固体溶解（3）特点：）特点： 物理变化物理变化 体系趋向于从体系趋向于从高能高能状态状态转转变为变为低能低能状态状态判断化学反应方向的依据判断化学反应方向的依据（P43 P43 你知道吗？）你知道吗？）（1 1）绝大多数的放热反应）绝大多数的放热反应( (H 0)能自发进行能自发进行（3 3）吸热过程也能自发进行）吸热过程也能自发进行O O( (

5、l l) )2 2H H( (s s) )C Ca aC Cl l( (g g) )2 2N NH H( (s s) )2 22 23 32 2 )()(24OHCasClNH如：硝酸铵溶于水如：硝酸铵溶于水(g)COCaO(s)(s)CaCO23 高温（2 2）放出的热量越多，体系能量降低越多，反应）放出的热量越多，体系能量降低越多，反应 越完全越完全H H放热反应和吸热反应放热反应和吸热反应自发原因？自发原因？S)S)n研究表明，研究表明，焓变（焓变（H H）是决定反应能否自发进行的是决定反应能否自发进行的n因素之一，但因素之一，但不是唯一不是唯一因素。除热效应外，决定反因素。除热效应外，

6、决定反n应能否自发进行的另一因素应能否自发进行的另一因素体系的混乱度（熵体系的混乱度（熵S S）n 熵熵(entropy):(entropy): 描述体系混乱度的物理量，描述体系混乱度的物理量， 符号：符号：S S 单位：单位：JmolJmol-1-1KK-1 -1 熵变：反应前后熵的变化，符号熵变：反应前后熵的变化，符号S若变化后混乱度增大，若变化后混乱度增大， 则则S0若变化后混乱度减小，若变化后混乱度减小， 则则S溶液溶液液态液态固态固态分子数增多，分子种类增多则熵增大分子数增多，分子种类增多则熵增大例如，冰变成水，例如，冰变成水， S0；水蒸气液化，；水蒸气液化， S0S=S生成物总熵

7、生成物总熵S反应物总熵反应物总熵判断下列反应的判断下列反应的S0还是还是0S0S0S0S0 H 0 H 0 S S0 0 H H 0 0 S S0 0 H 0 H 0 S0S0一定自发一定自发一定不能自发一定不能自发不一定不一定不一定不一定 研究表明：在温度、压强一定的研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的条件下，化学反应自发进行方向的判据是判据是 G = G = H - TH - TS S（ G 叫作叫作吉布斯自由能吉布斯自由能）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 可逆

8、反应可逆反应 H S自发趋势自发趋势 G G 00 0自发自发任意温度任意温度 任意温度任意温度 不自发不自发不自发不自发不自发不自发自发自发自发自发高温高温高温高温低温低温低温低温温度影响温度影响 00 0 0 0 0 0 00 00 00 00 00 0例题：已知例题：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，H（298K）=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1请通过计算说明该反应在常温能否自发进行，在什么温请通过计算说明该反应在常温能否自发进行，在什么温度下能自发进行。度下能自发进行。常温下：常温下： G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jm

9、ol-1K-110-3 =127.7kJmol-1所以，该反应在常温下不能自发进行。所以，该反应在常温下不能自发进行。若要让该反应自发进行，则若要让该反应自发进行，则G0，设温度为，设温度为T，代入，代入公式，求得公式，求得T=1051K所以，该反应在所以，该反应在1051K以上能自发进行。以上能自发进行。看书看书P45P45问题解决问题解决 汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染的大气污染,

10、有人提出通过有人提出通过2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 来处理来处理汽车尾气。汽车尾气。已知室温（已知室温（298K、101KPa）下：）下：H = - 113.0 KJmol-1S = -143.5 Jmol-1K-1思考：如何加快反应速率思考：如何加快反应速率？一种汽车尾一种汽车尾气净化器。气净化器。H-TH-TS = - 69.68 KJmolS = - 69.68 KJmol-1-1 0, 0,因此，室温下反应能自发进行。因此，室温下反应能自发进行。1 1反应的自发性只能用于判断反应的方向反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能，不能确定反应是否一定

11、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，就不是焓变判断和熵变时候发生，多快才能完成，就不是焓变判断和熵变判断能解决的问题了。判断能解决的问题了。注意注意2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指的是没有外界干扰时体系的性质体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，。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。练习练习:

12、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是放热反应。多数的能自发进行的反应是放热反应。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进行取决于该反应放热还是吸热吸热D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关影响有关C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)O

13、2(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D练习练习:n下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ）nA、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；应都是非自发的；nB、自发反应一定是熵增大，非自发反应一、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；定是熵减少或不变；nC、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；nD、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。n自发进行的反应一定是自

14、发进行的反应一定是 （ ）nA、吸热反应；、吸热反应； B、放热反应；、放热反应；nC、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。CDn250C和和1.01105Pa时，反应时，反应 n 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）； n H=56.76kJ/mol，自发进行的原因，自发进行的原因是是 （ ）nA、是吸热反应；、是吸热反应； nB、是放热反应；、是放热反应；nC、是熵减少的反应；、是熵减少的反应；nD、熵增大效应大于能量效应。、熵增大效应大于能量效应。D 某化学反应其某化学反应其H= 122 kJmol-1，S=231 Jmol-1K-1，则此反应在下列，则此反应在下列哪种情况下可自发进行哪种情况下可自发进行 ( ) A在任何温度下都能自发进行在任何温度下都能自发进行 B在任何温度下都不能自发进行在任何温度下都不能自发进行 C仅在高温下自发进行仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行仅在低温下自发进行A练习：练习：