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第四节化学反应进行的方向(上课用)


自然界中有许多自然而然 发生的现象,请同学们联 系生活知识,列举一些能 自动发生的例子?

水总是自发地由高处往低处流

①自然界中水总是从高处往低处流;
②电流总是从电位高的地方向电位低的地 方流动; ③室温下冰块自动融化; ④墨水扩散; ⑤食盐溶解于水; ⑥火柴棒散落等。

镁条燃烧;酸碱中和; 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,锌与CuSO4 溶液会自动反应生成 Cu和ZnSO4等,这些 过程都是自发的,其 逆过程就是非自发的。

Na投入H2O中

铁生锈

Cu和AgNO3反应

NaOH和HCl反应

【归纳小结】

1、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 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。
如何判断一个过程,一个反应能否 自发进行?

第四节 化学反应进行的方向

【思考与交流】
酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能 自发发生的反应有何共同特点? 从能量角度分析它们为什么可以自发? 共同特点: △H < O即放热反应 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 一般情况下, △H < O即放热反应易 发生自发反应。

【归纳与总结】
一、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),即放热反应具有自发进 行的倾向。

【思考与交流】 自发反应一定要△H < O ?
△H= +56.7kJ/mol
△H= +74.9kJ/mol NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) △H= +37.30kJ/mol

以上三个反应都是自发进行的吸热反应

结论:△H < O有利于反应自发进行,自发进 行的反应不一定△H < O 焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟 一 因素。

思考与交流: 1、扑克牌经过多次洗牌后,严格按照花色和序号排 列的机会和花色序号无规律的机会哪种多? 2、有序排列的火柴散落成无序排列,哪种状态倾向 比较高? 3、分析下面两个自发过程中混乱度的变化情况?

(1)冰→液态水→水蒸气

(2)氯化钠晶体溶于水
结论:在密闭条件下,体系有从有序自发地转变为无 序的倾向 问题: 化学上可以用一个什么样的量来描述体系 的无序(或混乱)程度呢?

二、熵判据
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
熵: 表示体系混乱度(或无序)的程度的状态 函数,符号为S

注意:
1、体系混乱度越大,熵值越大;体系混乱度越

小,熵值越小。
同一物质,S(g)﹥S(l)﹥S(s)。 2、熵变△S: △S=S产物-S反应物 3、产生气体的反应、气体物质的物质的量增大 的反应,熵变通常都是正值( △S >0), 为熵增加反应。

熵判据:
在与外界隔离的体系中,自发过程 将导致体系的熵增加( 熵变△S>0), 这一原理叫做熵增原理,是判断化学反 应方向的另一判据——熵判据。
即:体系趋向于由有序状态转变为无序状 态,即混乱度增加。

【学与问】:35页

(1)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,生成气体的过程是熵增 大的过程,增大了反应的自发性。
(2)自发反应一定是熵增加的反应吗? 2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=-39.35J?mol-1?K-1
结论:△S > O有利于反应自发进行, 自发反应不一定△S > O 熵变是反应能否自发进行一个 因素, 但不是惟一因素。

CaCO3(s) == CaO (s) +CO2 (g)这个反应能否 自发进行? 已知: △H(298K)=+178.2KJ?mol , △S(298K)=169.6J?mol-1?K-1
小结:自发过程的变化趋势 1.能量趋于降低(焓判据) 2.混乱度趋于增加(熵判据)
思考:以上两个判据是否满足所有反应的判断? 是否有局限性?

自主学习:P36科学视野 三、复合判据(自由能变化) △ G=△H—T △S
焓变 熵变 自由能 化学反应能否自发进行 自发进行 不自发进行

?H<0 ?S>0 ?G<0 ?H>0 ?S<0 ?G>0 ?H<0 ?S<0 不确定 ?H>0 ?S>0 不确定

不能定性判断 不能定性判断

小结:
化学反应的方向
共同影响

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,据能量判据碳酸铵不能自 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、250C和1.01×105Pa时,反应2N2O5(g) =4NO2(g)+O2(g); △H=+56.76kJ/mol, D 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。

6、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

7、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

规律方法总结
自发反应中的焓变和熵变的关系

1、在温度、压力一定的条件下,放热的熵增加的反 应一定能自发进行 2、在温度、压力一定的条件下,吸热的熵减少的反 应一定不能自发进行 3、当焓变和熵变的作用相反时,如果二者大小相差 悬殊,可能某一因素占主导地位 4、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大,温度 可能对反应的方向起决定性作用 5、无热效应的自发过程是熵增加的过程,如两种理 想气体的混合等。


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