公開課化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

1、第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡 ?水總是自發(fā)地由高處往低處流自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，請同學(xué)們聯(lián)系生活知識(shí)，列舉一些能自動(dòng)發(fā)生的例子？自然界中水總是從高處往低處流；自由落體運(yùn)動(dòng)；室溫下冰塊自動(dòng)融化；墨水?dāng)U散；食鹽溶解于水；火柴棒散落等。鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹生活中的自發(fā)過程科學(xué)家是根據(jù)什么原理來判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生？ 這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性其中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？能量由高到底 有序變無序 4 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向常見的化學(xué)反應(yīng) 鎂條燃燒； 酸

2、堿中和； 鋅與CuSO4溶液會(huì)自動(dòng)反應(yīng)生成Cu和ZnSO4等； 這些過程都是自發(fā)的。 1、自發(fā)過程：在一定條件下，不用借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程（高山流水、自由落體運(yùn)動(dòng)等）。 2、自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應(yīng)（鎂條燃燒、酸堿中和）?！練w納小結(jié)】如何判斷一個(gè)過程，一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程(1)甲烷燃燒：H4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=802.3 kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H

3、2O(l); H=571.6 kJ/mol共同點(diǎn) ?E反 E生, HE生, H0練習(xí)1已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為： C(金剛石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低A C練習(xí)2知道了某過程有自發(fā)性之后，則A.可判斷出過程的方向B.可確定過程是否一定會(huì)發(fā)生C.可預(yù)測過程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過程的熱效應(yīng)A 我們知道有些過程也

4、是自發(fā)的，這當(dāng)中有的與物質(zhì)的能量高低無關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，但用焓判據(jù)卻無法解釋清楚，例如：兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行（1）既不吸熱也不放熱的自發(fā)過程H2O2O2 H2（2）吸熱的自發(fā)過程室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類的溶解；常溫常壓下N2O5的分解2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol碳銨的分解(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol二、熵、熵增原理、熵判據(jù)1熵（S）：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，這種推動(dòng)體系變化的因素稱作熵。2、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體

5、系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理。是在用來判斷化學(xué)反應(yīng)方向時(shí)就稱為熵判據(jù)( S) 。3同一物質(zhì)在不同狀態(tài)時(shí)熵值大小：在氣態(tài)時(shí)熵最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。體系混亂度有增加的傾向分析判斷下來過程為什么能自發(fā)進(jìn)行？1、兩種理想氣體的混合2、室溫下冰塊的融化；3、常溫常壓下N2O5的分解 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol4、碳銨的分解 (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol練習(xí)3碳銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是A、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵

6、增大。B、碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C、碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(jù)不能自發(fā)分解D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。AC練習(xí)4下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)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. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D熵減熵增熵增熵增小結(jié)一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1焓判據(jù) 體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài) H02熵判據(jù) 在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向 S02、吸熱的自發(fā)過程應(yīng)為熵增加的過程， 如冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是熵

7、增加的過程， 如兩種理想氣體的混合等。1、放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程， 如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o 明顯變化或增加的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金屬與酸的置換反應(yīng)熵增等二、理解熵的含義和熵的變化CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g)這個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？已知：H(298K)=178.2KJmol S(298K)=169.6Jmol-1K-1 G=HT S三、復(fù)合判據(jù)（自由能變化）當(dāng) G0時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行當(dāng) G=0時(shí)，平衡狀態(tài)自主學(xué)習(xí)：P36科學(xué)視野需要注意：(1)很多情況下，簡單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)

8、兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)(吉布斯自由能變G)將更適合于所有的過程。(2)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如:涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)；又如裝在不同地方的氣體等例子。(3)在討論過程的方向時(shí)，指的是沒有外界對體系的干擾。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。如：水泵可以把水從低水位升至高水位；用高溫可使石灰石分解；高溫高壓石墨轉(zhuǎn)化為金剛石。 實(shí)現(xiàn)的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。1、下列說法正確的是（ ） A、凡

9、是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的； B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變； C、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)； D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。C【練習(xí)】2、下列說法不正確的是（ ）A. 焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。B. 在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。C. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)CA4、能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是 ( ) A水總是自發(fā)地由高處往低處流 B放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 C

10、有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列 D多次洗牌以后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大3、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是( ) A、硝酸銨自發(fā)地溶于水 B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD5 5、下列說法中正確的是、下列說法中正確的是( () ) A A能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生反應(yīng) B B非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定不可能發(fā)生反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行

11、的反應(yīng)一定不可能發(fā)生反應(yīng) C C能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)實(shí)際可能沒有發(fā)生反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)實(shí)際可能沒有發(fā)生反應(yīng) D D常溫下通電，常溫下通電，2H2H2 2O O=H H2 2O O2 2，即常溫下，即常溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)6、已知“凡氣體分子總數(shù)增多的反應(yīng)一定是熵增大的反應(yīng)”。根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷，下列反應(yīng)中，在任何溫度下都不自發(fā)進(jìn)行的是 () A2O3(g)=3O2(g)H 0 CN2(g)3H2(g)=2NH3(g)H 0CB影響因素：化學(xué)反應(yīng)的方向 反應(yīng)焓變 反應(yīng)熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減小結(jié)：焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā) 4 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向分析判

12、斷下來過程為什么能自發(fā)進(jìn)行？1、兩種理想氣體的混合2、室溫下冰塊的融化；3、常溫常壓下N2O5的分解 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol4、碳銨的分解 (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol2、吸熱的自發(fā)過程應(yīng)為熵增加的過程， 如冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是熵增加的過程， 如兩種理想氣體的混合等。1、放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程， 如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵?zé)o 明顯變化或增加的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金屬與酸的置換反應(yīng)熵增等二、理解熵的含義和熵的變化CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g)這個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？已知：H(298K)=178.2KJmol S(298K)=169.6Jmol-1K-1需要注意：(1)很多情況下，簡單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)(吉布斯自由能變G)將更適合于所有的過程。(2)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如:涂