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江西省鹰潭市第一中学人教版高中化学选修4 化学反应原理 第二章 第四节 化学反应进行的方向(第1课时)_图文

江西省教育信息技术研究“十二五”规 划2012年度课题《基于网络的高中化学
课件库的建设与应用研究》 (课题编号:GDK-2012-G-72883)
主持人:桂耀荣

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江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣

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新课标人教版高中化学课件系列
选修4 化学反应原理 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 第1课时

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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
—— ?

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化学反应进行的方向
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。

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化学反应进行的方向

?自然这界些中水生总活是从中高的处往现低处象流将; 向何方

发?展电流,总我是从们电非位高常的清地方楚向电,位因低的为地它方流们动;

有?明室温显下的冰块自自发动融性化—; —其中是否蕴 藏?了墨水一扩定散;的科学原理?
?食盐溶解于水;

?火柴棒散落等。

能量由高到低

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化学反应进行的方向
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

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化学反应进行的方向
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

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化学反应进行的方向
1、能量判据(焓判据)
反应物的总能量高



热 反

△H<0



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生成物的总能量低

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化学反应进行的方向
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)。
能量判据又称焓判据,即△H<0的反应有自发进 行的倾向,焓判据是判断化学反应进行方向的判 据之一。
思考:是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的?

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化学反应进行的方向

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。

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化学反应进行的方向
有序

混乱

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化学反应进行的方向
混乱度与熵
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: 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

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化学反应进行的方向
同一物质,在气态时熵最大,液 态时次之,固态时最小。

熵变△S:化学反应中要发生物质的
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
在密闭条件下,体系有由有序自 发地转变为无序的倾向 --熵增

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化学反应进行的方向
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 反应方向的另一判据——熵判据
混乱度越大越稳定,△S > 0 有利于反应自发进行。

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化学反应进行的方向
导致混乱度增加的一些因素
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。

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化学反应进行的方向
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。

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化学反应进行的方向
化学反应自发进行的方向

1、物质具有的能量趋于降低

?H(焓变) <0

放热反应

2、物质的混乱度趋于增加

?S(熵变)>0

熵增原理

焓(H)判据 熵(S)判据

焓变

熵变

化学反应能否自发进行

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

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

自发进行 不自发进行 不能定性判断 不能定性判断

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化学反应进行的方向

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)
加热
③NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)

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

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化学反应进行的方向
吉 布 斯

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化学反应进行的方向
请阅读所给信息,然后回答问题

科学 视 野

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?G <0时可自

发进行)。

?H ?S

?G

反应在该状况下能否自发 进行

<0

>0

<0

自发进行

>0

<0

>0

不自发进行

>0 >0 低温时>0,高温时<0 低温不自发,高温自发

<0 <0 低温时<0,高温时>0 低温自发,高温不自发

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化学反应进行的方向

3、复合判据—自由能变化△G
△G=△H-T △S
△G单位:kJ/mol
△ G<0,反应可自发进行 △ G=0,反应到达平衡状态 △ G>0,反应不能自发进行

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化学反应进行的方向
△S
△H

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化学反应进行的方向
判断下列反应能否自发进行
2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g) △H = -78.03 kJ·mol-1 △S = 494.4 J·mol-1·K-1
CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g) △H = 110.5 kJ·mol-1 △S = -89.36 J·mol-1·K-1

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化学反应进行的方向

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

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化学反应进行的方向

【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。

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化学反应进行的方向

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

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化学反应进行的方向

【随堂训练】

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

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化学反应进行的方向
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

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化学反应进行的方向
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

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化学反应进行的方向
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

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化学反应进行的方向
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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