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高二化学化学反应进行的方向


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

化学反应原理的组成部分
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

——

?



识 清 单

自发过程:在一定条件下,不借助外部力量就能
自动进行的过程。

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。

问 题 与 思 考

这些生活中的现象将向何方 ?电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动; 发展,我们非常清楚,因为它们 ?室温下冰块自动融化; 有明显的自发性——其中是否蕴 ?墨水扩散; 藏了一定的科学原理? ?食盐溶解于水;
?火柴棒散落等。

?自然界中水总是从高处往低处流;

能量由高到低

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

识 清 单

放热反应使体系能量降低,能量越低越 稳定,△H < O 有利于反应自发进行

1、能量判据(焓判据)
反应物的总能量高 放 热 反 应

△H<0

生成物的总能量低

问 题 与 思 考

日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经 验规律→能量判据(焓判据)∶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 功或者释放热量即△H ﹤0)。 思考:是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的?

观 察 与 思 考
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2· 8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H ﹥ O

结论:△H < O有利于反应自发进行, 但自发反应不一定要△H < O

焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟 一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。

交 流 与 讨 论

有序

混乱

2、熵判据
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?

【归纳与总结】
自发过程的体系趋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,也就是 反应方向判断的熵判据 混乱度越大越稳定,△S > 0 有利于反应自发进行。


导致混乱度增加的一些因素

识 清 单

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、反应过程中气体物质的量增加的反应。

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。

思考交流: 根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓 变、熵变与反应方向 焓变 熵变 能否自发 ①NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) ﹤0

②NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)
③NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)
加热

反应能否自发还与温度有关
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

自由能变化△G



学 视 野

自由能变化△G综合考虑了焓变和熵变对体系 的影响

△G=△H-T△S

当△G<0时,反应为自发反应 当△G>0时,反应为非自发反应

△S

△H

判断下列反应能否自发进行
-1 △ H = -78.03 kJ· mol 2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)

△S = 494.4 J· mol-1· K-1 mol-1 CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g) △H = 110.5 kJ· △S = -89.36 J· mol-1· K-1

4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s) △H = -444.3kJ· mol-1 △S = -280.1 J· mol-1· K-1 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g) △H (298K)= 178.2 kJ· mol-1 △S (298K)= 169.6 J· mol-1· K-1

【注意】
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。例如涂 有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件,二者发生腐蚀 过程的自发性是相同的,但只有后者可以实现。
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。例如水泵可以把水从低水位 升至高水位;高温高压下可以是石墨转化为金刚石, 实现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。

知 识 总 结
化学反应的方向
共同影响

温度
影响因素: 反应焓变 反应熵变

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

【课堂达标测试】
1、下列过程是非自发的是∶( 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。 2、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 ) 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。

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。 4、自发进行的反应一定是∶( D ) 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。

5、下列说法不正确的是(

C )

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都是放热反应。 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

6、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、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g);△H=+56.7kJ/mol 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

7、下列反应中,熵减小的是( D



A. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) B. 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

C. MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)
D. 2CO(g)=2C(s)+O2(g)

8、某化学反应其△H== —122 kJ· mol-1, ?S== 231 J· mol-1· K-1,则此反应在下列哪 种情况下可自发进行 ( A ) 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

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后来,她说,因为我不知道他的地址,所以干脆都寄给你。长安,你一定不相信如今会有人轻易失去联系。但是,这是真的, 千真万确。我走过了许多地方,看过许多风景,遇到无数陌生人。依旧没能遇见他。我的想念那么多,总要有人接受。如果不 能被投递,我将不知道该如何自处。
她把对一个男人的思念全部寄给了我。 因此会觉得如此轻薄的一张张明信片,也会非常的重。薄薄的明信片负载了厚重的情感,让人不能有任何轻待。看不见摸不着 的思念付诸于看得见的文字之后,自身的力量积蓄爆发,已经超越本身的存在成为一种独立于世间的事物。而且日益生长旺盛。 每一次与陌生人亲吻的时候,我会闭上眼睛,这样就可以幻想是他。因为眼睛看不见,所以才能够理直气壮地自欺欺人。每一 个亲吻的陌生人都带着他的影子,或者眼睛或者身影或者手指或者嘴唇。 Anne,也许你苦苦寻觅的不是爱情,只是爱情的影子。


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