化学反应中能量的变化

关于化学反应中能量的变化第一页，共二十五页，2022年，8月28日①自然界中水总是从高处往低处流；②电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；③室温下冰块自动融化；④墨水扩散；⑤食盐溶解于水；⑥火柴棒散落等。第二页，共二十五页，2022年，8月28日镁条燃烧；酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。第三页，共二十五页，2022年，8月28日1、自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程2、自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。【归纳小结】如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？第四页，共二十五页，2022年，8月28日寻找反应能否自发进行的判据第四节化学反应进行的方向第五页，共二十五页，2022年，8月28日酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？【思考与交流】共同特点：△H<O即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H<O有利于反应自发进行从能量角度分析它们为什么可以自发？一般情况下，△H<O即放热反应易发生自发反应。第六页，共二十五页，2022年，8月28日体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量～△H﹤0）。【归纳与总结】一、能量判据（焓判据）第七页，共二十五页，2022年，8月28日NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=＋37.30kJ/mol自发反应一定要△H<O？结论：△H<O有利于反应自发进行，自发反应不一定要△H<O【思考与交流】△H=＋56.7kJ/mol△H=＋74.9kJ/mol焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。第八页，共二十五页，2022年，8月28日二、熵判据1、为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素→熵。2、熵是体系混乱度的量度，即熵是用来描述体系的混乱度，符号用S表示,单位：J•mol-1•K-1

。体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小。同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。3、产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（△S＞0），为熵增加反应。第九页，共二十五页，2022年，8月28日【知识拓展】物质所具有的能量H熵变熵焓变焓计算公式单位符号定义生成物焓与反应物焓之差KJ·mol-1混乱度SJ·mol-1·K-1J·mol-1·K-1KJ·mol-1△H△S△H=H(生成物)－H(反应物)△S=S(生成物)－S(反应物)生成物总熵与反应物总熵之差第十页，共二十五页，2022年，8月28日火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？混乱度越大越稳定，△S>0有利于反应自发进行。从混乱度角度分析它们为什么可以自发？【思考与交流】【归纳与总结】自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是反应方向判断的熵判据第十一页，共二十五页，2022年，8月28日自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)△S=－39.35J•mol-1•K-1

结论：△S>O有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S>O【思考与交流】熵变是反应能否自发进行一个因素,但不是惟一因素。第十二页，共二十五页，2022年，8月28日CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？已知：△H(298K)=178.2KJ•mol,

△S(298K)=169.6J•mol-1•K-1思考第十三页，共二十五页，2022年，8月28日化学反应的最终判据到底是什么呢？△G=△H—T△S三、复合判据（自由能变化）当△G<0时，反应自发进行当△G>0时，反应不自发进行当△G=0时，平衡状态自主学习：P38科学视野第十四页，共二十五页，2022年，8月28日温度对反自发性的情况

类型△H△S△H—T△S反应的自发性1—+2+—3——4++永远是—在任何温度都是自发反应永远是+在任何温度下都是非自发反应在高温+在低温—在低温是自发反应在高温是非自发反应在高温—在低温+在低温是非自发反应在高温是自发反应第十五页，共二十五页，2022年，8月28日▲需要注意：(1)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，所以应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变△G)将更适合于所有的过程。(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。例如: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同的，但只有后者可以实现；又如装在不同地方的气体等例子。第十六页，共二十五页，2022年，8月28日(3)在讨论过程的方向时，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。如：水泵可以把水从低水位升至高水位；用高温可使石灰石分解；高温高压石墨转化为金刚石的例子，实现后者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性的。第十七页，共二十五页，2022年，8月28日【课堂达标测试】1下列过程是非自发的是∶（）A、水由高处向低处流；B、天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰。2碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是∶（）A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；B、其分解是因为外界给予了能量；C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA第十八页，共二十五页，2022年，8月28日3、下列说法正确的是∶（）A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；C、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。4、自发进行的反应一定是∶（）A、吸热反应；B、放热反应；C、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。CD第十九页，共二十五页，2022年，8月28日5、250C和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；△H=＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是∶（）A、是吸热反应；B、是放热反应；C、是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。D第二十页，共二十五页，2022年，8月28日6、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，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吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关C第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日D8、下列反应中，熵减小的是（）A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)7、以下自发反应可用能量判据来解释的是()A、硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日影响因素：化学反应的方向反应焓变反应熵变共同影响吸热放热熵增熵减小结：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发第二十三页，共二十五页，2022年，8月28日规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加