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课件-化学反应进行的方向1


第四节 化学反应进行的方向

问题:

科学家是怎样根据什么原理来判断一个化学反应能否发生?

科学家根据体系存在着力图使自身能量 “最低”和由“有序”变“无序”的自 然现象,提出了相关联的能量判椐和熵 判椐,为最终解决上述问题提供了依据。
小组探讨: 不借助外力自发进行的自发过程的特点。

/> 1、能量判椐:体系趋于从高能态变为低能态。

问题:同学们在相互探讨一下由“有序”变 “无序”的自然现象,举例说明。

2、熵判椐:在密闭条件 下,体系有由有序自发 地变为无序的倾向。

“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语,他 用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越 均匀,熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说,能量完全 均匀地分布,那么,这个系统的熵就达到最大值。 热力学第二定律告诉我们,能量转换只能沿着一个方向进行, 总是从高能量向低能量转换,从有序到无序,人类利用这个过程让 能量做功,同时系统的熵增加,熵是一个描述系统状态的函数。熵 增加的过程,就意味着能量耗散了,从有用的能量转化向对人类无 用的能量。

思考1:气态、固态、液态三者熵值大小。 熵值:气态>液态>固态。 思考2:发生离子反应条件之一是产生气体,利 用熵判椐进行解释? 根据熵判椐,在密闭条件下,体系有由有序自发 地变为无序的倾向。气态熵值大,反应沿着从有 序到无序方向进行。

早在一个世纪之前,在无数化学家的辛勤努力下,发现绝 大多数放热的化学反应都能自发地进行。因此提出用反应 的焓变(ΔH)作为判断反应自发性的依据。这样就得出: 若ΔH<0,正向反应能自发进行;若ΔH>0,正向反应不 能自发进行,而逆向反应能自发进行。并进一步提出, ΔH的负值越大,放热越多,则反应越完全。因为反应进 行时若放热,则体系的能量必然降低。放出的热量越多, 则体系的能量降低得越多。因此,反应体系有趋向于最低 能量状态的倾向。

3、焓变(ΔH)作为判断反应自发性的依据:若 ΔH<0,正向反应能自发进行;若ΔH>0,正向 反应不能自发进行,而逆向反应能自发进行。 熵值作为判断反应自发性的依据:在化学变化中, 体系趋向于最大无序的方向进行。

强调:过程的自发性只能用于判断过程的方向,不 能确定过程一定会发生和过程发生的速率。在实际 的化学变化中,体系趋向于最低能量状态的倾向与 体系趋向于最大无序的倾向有时会出现矛盾。判断 某种变化是否能够自发进行,要权衡这两种倾向, 有时可能是最低能量为主要因素,有时可能是最大 无序起了主导作用,因此必须根据具体情况进行具 体分析,做出切合实际的结论。

反应热

熵值

所属反应的自发性

反应举例

放热 放热 吸热 吸热

增大 减小 增大 减小

任何温度都自发进行 较低温时自发进行 高温时自发进行 任何温度都不能自发进行

2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

结束语:

由能量判椐和熵判椐做出的复合判椐更适合于所有 过程,这些内容已远远超出初等化学的要求,无法 用有限的篇幅来阐述、说明,只能给同学们留下言 犹未尽的遗憾,希望同学们通过大学课程进一步学 习。

再 见


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