化学反应的方向及判断依据

化学反应的方向及判断依据化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应进行的方向——化学反应速率——化学平衡——能量判据和熵判据化学反应原理的组成部分：化学反应的方向及判断依据生活中的自发过程1、自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；2、铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性。3、室温下冰块自动融化；4、墨水扩散；5、食盐溶解于水；一、自发反应自发反应：在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应（P39交流与讨论）化学反应中的自发过程（P40你知道吗？）共同特点：△H＜0，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态(1)一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助可以是通电、光照等。(2)自发反应在恰当条件下才能实现.二、自发过程的能量判据（焓判据）能量判据：自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。（释放热量或对外做功）高能态→低能态+能量能量判据又称焓判据，即△H＜0的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应（2）有不少吸热过程也能自发进行（3）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行说明：)(2)()(2)()()(222324lOHsCaClgNHsOHCasClNH如：硝酸铵溶于水（P40观察与思考？）如：)()()(23gCOsCaOsCaCO高温练习:已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：①C(金刚石、s)+O2(g)＝CO2(g)△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是()A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程C.石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低AC有序混乱混乱度：表示体系的不规则或无序状态。——混乱度的增加意味着体系变得更加无序混乱度与熵熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S——体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金刚石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7标准状况下：1mol不同物质的熵S(Jmol-1K-1)水的三态的熵（S表示物质的量为1mol）S（s）＜S（l）＜S（g）同一物质,气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。归纳：熵增:在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向熵变△S：化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。△S=S生成物总熵－S反应物总熵反应的△S越大,越有利于反应自发进行三、自发过程的熵判据熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据——熵判据。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。由焓判据和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程。正确判断一个化学反应是否能够自发进行必须综合考虑反应的焓变和熵变恒温恒压时判断反应是否能够自发进行△H＜0△S0△H0△S＜0△H＜0△S＜0△H0△S0自发非自发不一定不一定研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是△G=△H-T△S（G叫作吉布斯自由能）△G=△H-T△S＜0反应能自发进行△G=△H-T△S＞0反应不能自发进行△G=△H-T△S＝0反应达到平衡状态四、焓变和熵变对反应方向的共同影响1.△H0，△S0该反应一定能自发进行；如：Mg(s)+2HCl(aq)=MgCl2(aq)+H2(g)2.△H0，△S0该反应一定不能自发进行；如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3.△H0，△S0该反应在较低温度下能自发进行如：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)4.△H0，△S0该反应在较高温度下能自发进行如：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)判断依据：△G=△H－T△S＜0反应能自发进行（P42交流与讨论）温度对反应自发性的情况类型△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1．反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。注意2．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。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。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练习:1.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C2.下列反应中，熵减小的是D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D3.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。4.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。DA5.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。6.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、熵增加和放热反应。CD7.250C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