必修四__第二章_第四节化学反应进行的方向

第四节化学反应进行的方向高二化学一、化学反应原理的重要组成部分∶反应的快慢程度化学反应原理化学反应的限度反应进行的方向本章知识点组成水总是自发地由高处往低处流根据以上几个例子，思考什么是自发过程？T2T1P2P1h2h1墨滴Q气体液体扩散自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程；非自发过程：在一定条件下，需持续借助人为作用才能进行的过程。•注意：1.自发过程是一种倾向，不一定发生。例如：绑紧口的气球里面的气体和没绑口的气球里面的气体都有自发混合到大气里面的倾向，但是只有没绑口的气球里面的气体能够混合到大气中。•2、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程发生的速率。如钢制器件腐蚀、酸碱中和等例子。•3、在讨论过程的方向时，我们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。例如水、石灰石分解、石墨转化为金刚石。4、反应的自发性也受外界条件的影响。如石灰石分解，常温下是非自发的，但在1273K时是自发的反应。知道了某过程有自发性之后，则A.可判断出过程的方向B.可确定过程是否一定会发生C.可预测过程发生完成的快慢D.可判断过程的热效应A练习：化学反应中的自发过程(1)钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)△H=－368kJ/mol(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol共同点——放热反应△H＜0•体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量～△H﹤0）。多数能自发进行的化学反应是放热反应，如常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热∶4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)；△H=－444.3KJ/mol一、焓判据【能量判据】——反应焓变与反应方向放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向,-------焓（△H）判据练习1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判断下列过程中能量的变化情况：1、冰→液态水→水蒸气2、氯化铵晶体溶于水符合焓判据吗？两种理想气体的混合可顺利自发进行既不吸热也不放热的自发过程H2O2O2H2由此可见•运用焓判据主要依据反应焓变，而焓变（△H）的确是一个与反应能否自发进行的因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。火柴棒散落墨水扩散由有序变为无序放在同一密闭容器中的不同气态物质，不需要任何外界作用，气态物质会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物硝酸铵溶于水要吸热，但它能自发向水中扩散•为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素→熵相同点：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，熵值就越大反应熵变与反应方向•1、在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向～称为熵增加。•由大量粒子组成的体系中，用熵来描述体系的混乱度。•2、符号用S表示。•3、熵值越大，体系混乱度越大。同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。二、熵判据4、熵变和熵增原理•（1）熵变（△S）∶化学反应中发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。•△S=S产物－S反应物•产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变一般都是正值（△S＞0），为熵增加的反应。•（2）在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断过程的方向的又一个因素，•又称为熵判据。N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol自发进行的吸热反应练习1：碳铵[(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、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根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。A•练习2.关于下列过程熵变的判断不正确的是（）A.溶解少量食盐于水中，△S＞0B.纯碳和氧气反应生成CO△S＞0C.H2O（g）变成液态水△S＞0D.CaCO3加热分解为CaO和CO2,△S＞0C•-10℃的液态水能自动结冰成为固态熵减小，但是它能够自发进行。•铝热反应是熵减小反应，它在一定条件下也可自发进行。•因此熵判据判断过程的方向也是不全面的三、焓变与熵变对反应方向的共同影响∶（复合判据----吉布斯自由能△Ｇ）•在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既可能与反应焓变（△H）有关，又可能与反应熵变（△S）有关。在温度、压强一定的条件下，我们要判别化学反应的方向要考虑△H、△S共同影响的结果。•反应焓变(能量判据)•反应方向•反应熵变(熵判据)•△Ｇ＝△H－T△S﹤0，则反应自发进行，•△Ｇ＝０反应到达平衡状态，•△Ｇ＞０反应不能自发进行。复合判据信息：体系自由能变化（G）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：G=H-TS（Ｔ为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当G0时可自发进行）。反应在该状况下能否自发进行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０＜０自发进行＞０不自发进行低温时＞０,高温时＜０低温时＜０,高温时＞０低温不自发,高温自发低温自发,高温不自发HＳＧ1、以下自发反应可用能量判据来解释的是()A、硝酸铵自发地溶于水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/molD综合练习：2：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性的。B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变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。C3、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、熵增加或者放热反应。D、某化学反应其△H==—122kJ·mol-1，∆S==231J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行A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焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发结总识知温度课堂小结：