高三化学一轮复习+2-自发性与自由能变

化学反应的方向

[一]反应的自发性当体系中存在2molH2，1molO2和2molH2O，若发生化学反应，其方向是？显然，其自发方向是2H2+O2=2H2O自发反应：

一定温度和压强下，无需外界帮助(光照，通电)就能自动进行的反应。自发性讨论的是：一定温度压强下，给定物质，其化学反应进行的方向[一]反应的自发性[例]判断下列反应是正向自发还是逆向自发？①电解水制H2

②光合作用③高温下CaCO3(s)分解④常温下4Fe+3O2=2Fe2O3正向自发：③④能进行的反应不一定是自发反应，注意：电解/光照[一]反应的自发性[思考](1)一定条件下，某反应正向自发，则该条件下的逆反应，是否一定非自发？是的！相同条件下，正反应自发，则逆反应非自发(2)Fe在干燥环境中不与O2反应，还是自发反应吗？是的！自发性讨论的是反应倾向，实际过程能否发生还需考虑速率(3)常温下水可微弱电离H2O⇌H++OH-，那么该过程是否自发呢？一般情况下，自发性讨论的是标准浓度下反应进行的方向，如：当H2O，H+和OH-都为1mol/L时，反应自发的方向是发生中和[二]自发性的判据我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？[例]下列自发过程有何共同点？①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)∆H=

-571.6kJ/mol②H+(aq)+OH-(aq)=H2O∆H=

-57.3kJ/mol③2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)∆H=

-368kJ/mol④N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)∆H=

-92kJ/mol判据1：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(∆H＜

0)[二]自发性的判据[例]下列吸热反应也可自发进行，有何特点？①CaCO3(s)=高温=CaO(s)+CO2(g)②C(s)+CO2(g)

=2CO(g)

③C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

④NaHCO3(aq)+HCl(aq)=CO2(g)+H2O(l)+NaCl(aq)⑤Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=

BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)

上述反应的共同点就是，气体分子数在增加！熵理想气体向真空扩散，墨水在水中扩散。这些过程ΔH=0，但这些过程是有特定的方向的。熵增定律：孤立系统总是趋向于熵增(混乱度增大)熵——描述体系混乱度的物理量符号：S

常见单位：J·mol-1·K-1(摩尔熵)

在一个大量微粒构成的体系中，微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵越大熵CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金刚石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7气态物质的熵一般较大，若气体增多的反应，一般都是熵增的25°C，100kPa下，1mol物质的熵值如下：(J·mol-1·K-1)熵[例]相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是A.1molCH4(g)<1molH2(g)B.1molH2O(g)<2molH2O(g)C.1molH2O(s)>1molH2O(l)D.1molC(s,金刚石)>1molC(s,石墨)B找出明确的答案即可[二]自发性的判据熵变—反应产物的总熵与反应物总熵之差符号：∆S

单位：J·mol-1·K-1[练习]判断下列反应熵变(>0或<0)(1)N2+3H2=2NH3(2)2C+O2=2CO(3)CaCO3=CaO+CO2判据2：体系趋向于趋向于熵增(∆S>

0)反应需要自发进行，则必须满足ΔH<0或∆S>

0[二]自发性的判据[例]判断下列反应正向能否自发进行？(1)

2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)∆H=

-78.3kJ/mol∆S=+494.4J/(mol·K)——放热、熵增，一定自发(2)

CO(g)=C(s,石墨)＋1/2O2(g)∆H=

+110.5kJ/mol∆S=-89.4J/(mol·K)——吸热、熵减，一定非自发[思考]若反应放热熵减，或吸热熵增，如何判断自发性？Gibbs自由能变一群严谨的物理化学家，创造出了ΔG，用于衡量体系对外做功的能力，能对外做功的，则说明该体系中反应是正向的其式子如下：ΔG=ΔH–TΔS

用ΔG

可准确判断反应自发性：ΔG<0，反应正向自发ΔG>0，反应正向非自发ΔG=0，反应处于平衡状态[二]自发性的判据[例]判断298K时下列反应能否自发进行？(3)

4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)∆H=-444.3kJ/mol∆S=-280.1J/(mol·K)(4)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)∆H=+37.30kJ/mol∆S=+184.0J/(mol·K)若可能自发，则需要定性说明是高温自发还是低温自发——自发的条件——放热熵减，低温自发——吸热熵增，高温自发[三]自发性的影响因素[思考]①如何使2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)正向自发？高温，只有高温可