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第二章 化學反應速率與化學平衡
第三節 化學反應的方向
學習目標
1、知道化學反應是有方向的，知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。
2、了解熵的基本涵義及焓、熵判據的基本內容。
3、結合具體事例說明反應自發進行的方向。
情境導入
自發過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程，稱為自發過程。
水往低處流
1、自發反應：
在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的反應，稱為自發反應。
通電等
加熱，高溫，加壓，催化劑等
自發反應
特點：
具有方向性，即反應的某個方向在一定條件下是自發的，則其逆反應在該條件下肯定不能自發。
水往低處流
自發過程，不涉及化學反應。自發反應，指的是一個化學反應，有新物質生成。
自發過程與自發反應有什么區別呢？
自發反應
自發反應
常見的自發進行的化學反應，往往是從反應物到生成物能量減少的放熱反應，例如燃燒。
2Na(s) +2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g) △H = －368 kJ·mol-1
4Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) 4Fe(OH)3(s) △H = －444.3 kJ·mol-1
NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) △H = －57.3 kJ·mol-1
H2(g) + F2(g) 2HF(g) △H = －546.6 kJ·mol-1
一定條件下都能自發進行的反應有何共同特征？
焓判據
焓增即吸熱反應一定不自發嗎？
焓判據
焓減有利反應自發
結論：反應自發進行了
將NH4Cl(s)與Ba(OH)2·8 H2O(s)混合于燒杯中，用玻璃棒攪拌，觀察現象
現象：1、有刺激性氣味的氣體生成
2、燒杯底部很涼 — 吸熱反應
焓判據
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s) 2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)
焓增即吸熱反應一定不自發嗎？
焓減有利反應自發
是什么因素“推動”了吸熱反應自發進行？
焓判據
焓減有利反應自發，但是，焓減反應不一定自發。焓增的反應也可以自發進行。
“有序” “無序”
“熵” 混亂度”
熵判據
熵符號：S
熵判據
同種物質的熵，固態、液態、氣態逐漸增大
熵判據
NH3(g)+HCl (g) NH4Cl(s) ΔS＜0
2Al(s)+Fe2O3(s) Al2O3(s)+2Fe(s) ΔS=－39.35J·mol-1·K-1
能自發進行
熵判據
熵增有利反應自發，但是，熵增反應一定自發？熵減反應一定不自發？
如：
2KClO3(s) 2KCl(s)+3O2(g)
ΔH = +78.03 kJ·mol-1
ΔS = +494.4 J·mol-1·K-1
反應是否自發還與溫度有關
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
ΔH (298K) = +178.2 kJ·mol-1
ΔS (298K) = +169.6 J·mol-1·K-1
熵增有利反應自發，熵增反應不一定自發，不能只根據熵增或熵減判斷化學反應進行的方向
熵判據
注意！只有孤立體系或絕熱體系，自發過程才向著熵增的方向進行
美國物理化學家吉布斯
化學反應總是向著吉布斯自由能減小的方向進行，直至體系達到平衡
ΔG =ΔH - TΔS ＜0
T：開氏溫標，T＞0
吉布斯自由能
在等溫、等壓條件下的封閉體系中(不考慮體積變化做功以外的其他功)，自由能的變化(符號為ΔG)綜合反映了體系的焓變和熵變對自發過程的影響:
表達式：
單位：kJ/mol
ΔH
ΔS
ΔH>0
高溫自發
ΔH<0
ΔS>0
所有溫度自發
ΔH>0
所有溫度不
自發
ΔH<0
ΔS<0
低溫自發
ΔS>0
ΔS<0
吉布斯自由能
四象限法分析吉布斯自由能
復合判據：
ΔG =ΔH - T ΔS
焓判據：
ΔH<0 的反應
低溫有利反應自發
熵判據：
ΔS>0 的反應
高溫有利反應自發
ΔG＜0 反應自發進行
ΔG＞0 反應不自發進行
ΔG＝0 反應為平衡狀態
課堂小結
謝 謝

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