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专题2
化学反应速率与化学平衡
第二单元
化学反应的方向和限度
课题：化学反应的方向
自然界中水总是从高处往低处流
是自动进行的自发变化过程
具有一定的方向性
⑴正常状态下,高处水会自动流到低处
⑵低处水可以流至高处么？可采取什么措施 ？
⑶在“低水高流”时一旦外界停止做功,该过程还能继续下去吗？
自动进行的自发变化过程
自然界中水总是从高处往低处流；
电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；
墨水扩散；
食盐溶解于水；
火柴棒散落等。
自发变化过程是自然界的普遍现象
自发的进行过程，其逆过程就是非自发的。
冰块的融化是自发过程的吗？
交流与讨论
下列反应在室温下能否自动进行，如能写出化学方程式。
1.水分解生成氢气和氧气的反应
2.氯气与溴化钾溶液的反应
不能
能
Cl2+2KBr=Br2+2KCl
3.乙烯与溴单质的反应
C2H4+Br2
能
CH2BrCH2Br
4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应 不能
自发反应：在一定条件下不需外界帮助就能自动
进行的反应，称为自发反应 。
说明：一定条件指：一定的温度T和压强P，
外界帮助指: 通电、光照等。
自发反应判断方法
自然界中的自发变化：
水
流
电
流
传
热
刮
风
高势能
高电位
高
温
高气压
低势能
低电位
低
温
低气压
能量较高状态向能量较低状态转化的倾向。
你 知 道 吗
下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这
些反应能自发进行的主要原因吗？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)
△H = -2217.5 kJ·mol-1
2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s)
△H = -822 kJ·mol-1
4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s)
△H = -1648.4 kJ·mol-1
H2(g) + F2(g) = 2HF(g)
△H = -546.6 kJ·mol-1
共同特点：△H < O 即放热反应
☆自发反应判断方法
1.焓变
• 对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能
自发进行，且放出的热量越多，体系能量降
低越多，反应越完全
• 能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低
能状态（△H ＜ 0）。
• 焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因
素之一，但不是唯一因素。
向干燥的小烧杯中加入约40g氢氧化钡晶体，
将小烧杯放在滴有3~4滴水的玻璃片上，然后
再加约20g NH4Cl晶体，用玻璃棒将固体充分
混合均匀，静置，观察现象。
1、该反应是放热反应还是吸热反应
2、该反应能自发进行的原因可能是什么？
结论：△H < O有利于反应自发进行，自发反
应不一定要△H < O，焓变是反应能否自发进
行的一个因素,但不是惟一因素。
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)
NH4NO3(s)=NH4+(aq)+NO3-(aq)
高温
CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)
导致吸热反应也能自发进行的原因会是什么？
混乱度
有序
混乱 混乱度增大，混乱度越大越稳定，
火柴散落过程混乱度如何变化？
从混乱度角度分析它们为什么可以自发？
自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，
熵：衡量体系混乱度的物理量。 符号：S
混乱度越大，熵值越大。
反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变。用△S表示
△Ｓ ＞０
△Ｓ ＜０
混乱度增大
混乱度减小
混乱度越大越稳定，△S > 0 有利于反应自发进行。
火柴散落是熵增的过程，所以能自发进行
☆自发反应判断方法
2.熵变
• 对于化学反应而言，混乱度增大，即△
Ｓ﹥0，有利于反应自发进行。
• 混乱度判据：体系趋向于从有序状态转
变为无序状态（ △Ｓ﹥0 ）。
• 熵变（△S）是决定反应能否自发进行
的因素之一，但不是唯一因素。
二、化学反应方向的判断依据:
研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行
的另一因素——体系的混乱度（熵S）
熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号
S 表示。
对于同一物质：S(g)﹥S(l)﹥S(s)
水的三态的熵
导致熵增加（ △Ｓ﹥0）的因素
1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。
2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。
3、产生气体的反应和气体的物质的量增加的反应。
练习：判断下面变化过程熵变情况
1、H2O（s）→ H2O（l） → H2O（g） ⊿S＞0
高温
2、CaCO3(s) === CaO(s)+CO2(g) ⊿S＞0
3、NaOH(s) === Na+(aq) + OH-(aq) ⊿S＞0
高温高压
4、N2(g)+3H2(g)
催化剂
2NH3(g) ⊿S＜0
5、2NH4Cl+Ba(OH)2==BaCl2+2NH3 ↑+2H2O ⊿S＞0
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
结论：△S > O有利于反应自发进行，
自发反应不一定要△S > O
熵变是反应能否自发进行的
一个因素,但不是惟一因素。
练习：填写下列表格
变化
方向性
CO2(s) →CO2(g)
自发
△H﹥0 △S﹥0
2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)
自发
△H﹤0 △S﹤0
K(s)+H2O(l)=k+(aq)+OH(aq)+1/2H2(g)
自发
△H﹤0 △S﹥0
Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)
自发
焓变
熵变
△H﹤0 △S﹤0
结论：要正确判断一个化学反应能否自发进
行,必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S
复合判据（自由能变化△ G ）
△ G = △H — T. △S (T为正数)
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
★化学反应能否自发进行的判断方法
（综合考虑⊿H、⊿S ）
恒温恒压条件下若反应过程中
：①⊿H＜０，⊿S＞0 放热熵增
一定自发进行
②⊿H＞０，⊿S＜0
吸热熵减
一定非自发
③⊿H＜０，⊿S＜0
较低温自发，较高温不自发
放热熵减
④⊿H＞０，⊿S＞0
吸热熵增
较高温自发，较低温不自发
复合判据：
ΔH
一定不能自发进行
高温下能自发进行
例：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=例：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)
CaCO3(s)+2HCl(l)
ΔS
低温下能自发进行
一定能自发进行
例： NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)
例： Mg(s) + 2HCl(aq) =
MgCl2(aq) + H2(g)
小 结：
化学反应的方向
共同影响
影响因素： 反应焓变
反应熵变
熵判据
能量判据
吸热
放热
熵增
熵减
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
练
1.下列说法正确的是
习
（
C ）
A. 放热反应都是自发的，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
练 习
2. 250C和1.01×105Pa时，反应: 2N2O5(g) =
4NO2(g) + O2(g) △H= + 56.76 kJ·mol-1 ，
能自发进行的原因是
（ D ）
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
3、以下自发反应可用能量判据来解释的是(
D
A、硝酸铵自发地溶于水
B、 Zn(s)＋H2SO4(aq)＝ZnSO4(aq)＋H2(g)
△H＜０
C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);
△H=+74.9 kJ/mol
D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H=-571.6 kJ/mol
)
练 习
4、已知在100 kPa、298.15 K时石灰石的
分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)
ΔH＝178.3 kJ·mol－1
ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，
试判断该反应能否自发进行。
不能、需高温