公開(kāi)課：化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

2011.10節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

2021/5/91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——?2021/5/92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(qǐng)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？2021/5/93①自然界中水總是從高處往低處流；②自由落體運(yùn)動(dòng)；③室溫下冰塊自動(dòng)融化；④墨水?dāng)U散；⑤食鹽溶解于水；⑥火柴棒散落等。⑦鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹生活中的自發(fā)過(guò)程2021/5/94科學(xué)家是根據(jù)什么原理來(lái)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(wú)序2021/5/95尋找反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)

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化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向2021/5/96常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)

鎂條燃燒；酸堿中和；

鋅與CuSO4溶液會(huì)自動(dòng)反應(yīng)生成Cu和ZnSO4等；這些過(guò)程都是自發(fā)的。2021/5/971、自發(fā)過(guò)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(guò)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(chēng)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(guò)程，一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？2021/5/98化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過(guò)程(1)甲烷燃燒：H4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=－802.3kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=－571.6kJ/mol共同點(diǎn)——?E反

>E生,△H<0放熱反應(yīng)2021/5/99一、自發(fā)過(guò)程與焓判據(jù)1、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需要外力作用就可以自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)過(guò)程?！罟餐攸c(diǎn)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。2、焓判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是焓判據(jù)，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。放熱反應(yīng)E反

>E生,△H<02021/5/910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：①

C(金剛石、s)+O2(g)＝CO2(g)

△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法正確的是A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程

C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低AC2021/5/911練習(xí)2知道了某過(guò)程有自發(fā)性之后，則可判斷出過(guò)程的方向可確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生可預(yù)測(cè)過(guò)程發(fā)生完成的快慢可判斷過(guò)程的熱效應(yīng)A2021/5/912

我們知道有些過(guò)程也是自發(fā)的，這當(dāng)中有的與物質(zhì)的能量高低無(wú)關(guān)，有的雖與能量高低有關(guān)，但用焓判據(jù)卻無(wú)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(guò)程H2O2O2H22021/5/913（2）吸熱的自發(fā)過(guò)程室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類(lèi)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=+74.9kJ/mol2021/5/9142021/5/915二、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(wú)序的傾向，這種推動(dòng)體系變化的因素稱(chēng)作熵。2、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理。是在用來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)方向時(shí)就稱(chēng)為熵判據(jù)(△S)

。3．同一物質(zhì)在不同狀態(tài)時(shí)熵值大?。涸跉鈶B(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2021/5/916分析判斷下來(lái)過(guò)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=+74.9kJ/mol2021/5/917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(duì)其說(shuō)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。AC2021/5/918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2021/5/919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)

△H＜02．熵判據(jù)

在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o(wú)序的傾向

△

S＞02021/5/9202、吸熱的自發(fā)過(guò)程應(yīng)為熵增加的過(guò)程，

如冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、無(wú)熱效應(yīng)的自發(fā)過(guò)程是熵增加的過(guò)程，

如兩種理想氣體的混合等。1、放熱的自發(fā)過(guò)程可能是熵減小的過(guò)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(guò)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2021/5/921CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)這個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？已知：△H(298K)=178.2KJ?mol

△S(298K)=169.6J?mol-1?K-1思考2021/5/922化學(xué)反應(yīng)的最終判據(jù)到底是什么呢？△G=△H—T△S三、復(fù)合判據(jù)（自由能變化）當(dāng)△G<0時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G>0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2021/5/923▲需要注意：(1)很多情況下，簡(jiǎn)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(guò)程。(2)過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)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(guò)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。2021/5/924(3)在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界對(duì)體系的干擾。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。如：①水泵可以把水從低水位升至高水位；②用高溫可使石灰石分解；③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(guò)程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。2021/5/9251、下列說(shuō)法正確的是∶（）

A、凡是放熱反應(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)】2021/5/9262、下列說(shuō)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)C2021/5/927A4、能用能量判據(jù)判斷下列過(guò)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．有序排列的火柴散落時(shí)成為無(wú)序排列

D．多次洗牌以后，撲克牌的毫無(wú)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(lái)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/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD2021/5/9285、下列說(shuō)法中正確的是(

)

A．能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生反應(yīng)

B．非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定不可能發(fā)生反應(yīng)

C．能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)實(shí)際可能沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)

D．常溫下通電，2H2O==H2↑＋O2↑，即常溫下水的分解反應(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(

)A．2O3(g)===