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高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 第四节 难容电解质的溶解平衡精品课件 新人教版选修4


第二章 化学反应速率和 化学平衡
第四节 化学反应进行的方向

2013年5月30日星期四

化学反应进行的快慢

——化学反应速率
化学反应的限度

——化学平衡
化学反应进行的方向

——

?

一、

自发过程和自发反应 1、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。
自发过程的特征:有明确的方向性,要逆转 必须借助外界做功;具有做功的本领。

2、自发反应:在给定的一组条件下,一 个反应可以自发地进行到显著程度,就 称为自发反应。

1、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)生活中电流总是从电位高的地方向电位低 的地方流动,其反方向也不会自动进行;

(3)生活中一般在室温下,冰块会融化;铁器 暴露在潮湿空气中会生锈;甲烷和氧气的混 合气体遇明火就燃烧,这些过程都是自发的, 其逆过程就是非自发的。

2、放热的自发反应

(1)甲烷燃烧: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802.3 kJ/mol
(2)铁生锈:3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-824 kJ/mol (3)氢气和氧气反应:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol

3、吸热的自发过程 (1)室温下冰块的融化;硝酸盐类的溶解等 都是自发的吸热过程。 (2)N2O5分解: 2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7 kJ/mol (3) 碳铵的分解: (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
4、既不吸热也不放热的自发过程 两种理想气体的混合等

说明:(1)自然界中水由高处往低处流是自发 过程,其逆过程就是非自发过程,甲烷与氧 气混合遇火就燃烧是自发反应,其逆向是非 自发反应。 (2)自发过程和自发反应可被利用来完成 有用功。如向下流动的水可推动机器 ,甲烷 燃烧可在内燃机中被利用来做功,可将氢气 燃烧反应设计成燃烧电池等。 (3)非自发过程要想发生,则必须对它做 功,如利用水泵可将水从低处流向高处,通 电可将水分解生成氢气和氧气。

二、化学反应进行方向的判据 1、能量判据:自发过程的体系取向于从高能 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。

2、熵判据:自发过程的本质取向于由有序转 变为无序,导致体系的熵增大,这一经验规 律叫做熵增原理,是反应方向判断的熵判据。

说明:(1)自发过程取向于最低能量状态的倾向 (即能量判据);自发过程取向于最大混乱度的倾 向(即熵判据)。
(2)在密闭条件下,体系有由有序自发地转变为无 序的倾向,这种推动体系变化的因素称作熵。 熵越大,排列越无序 (3)同一物质,Sg > Sl


S s。

(4)结构相似的同一类型的物质,M越大,S越大。

(5)相对分子质量相同的不同物质,结构越大, S越大。

3、能量判据和熵判据的应用 判断反应进行的方向

①物质具有的能量趋于降低
?H(焓变) <0
放热反应

焓(H)判据 熵(S)判据

②物质的混乱度趋于增加
?S(熵变)>0
焓变 熵变

熵增原理

?H<0 ?H>0 ?H<0 ?H>0

?S>0 ?S<0 ?S<0 ?S>0

化学反应能否自发进行 自发进行 不自发进行 不能定性判断 不能定性判断

③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。由能量判据(以焓变为基础)和熵 判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变△G)将更 适合于所有的过程。

请阅读所给信息,然后回答问题
信息:体系吉布斯自由能变化( ?G )综合考
虑了焓变和熵变对反应体系的影响: ?G= ?HT?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?G <0时可自发进行)。

?H
<0 >0 >0 <0

?S
>0 <0 >0 <0

?G
<0 >0

反应在该状况下 能否自发进行 自发进行 不自发进行

低温时>0,高温时<0低温不自发,高温自发 低温时<0,高温时>0低温自发,高温不自发

④过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能 确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。如 涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件,其发生腐 蚀过程的自发性是相同的,但只有后者可以实现。 ⑤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。如水泵可以把水从低水 位升至高水位;用高温可使石灰石分解。实现后 者的先决条件是要向体系中输入能量,该过程的 本质仍然是非自发性的。

例1:下列过程是非自发性的是( D ) 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

例2: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 ) 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。

例3:下列说法正确的是( C ) 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。

例4:知道了某过程有自发性之后,则( A ) 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

例题5:已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的 热化学方程式为: ① C(金刚石、s)+O2(g) =CO2(g) △H1=-395.41kJ/mol ② C(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 AC D.金刚石比石墨能量低

例题6:下列反应中,在高温下不能自发进行的是
A. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

D

熵增
B. 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) C. MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(s) D. CO(g)=C(s)+1/2O2

熵增

熵增

熵减


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