資源簡介

(共25張PPT)
化學反應的方向
第三節 化學反應的方向
化學反應進行的快慢
化學反應的限度
化學反應進行的方向
——化學反應速率
——化學平衡
——焓、熵、復合判據
1、了解自發過程和自發反應。
2、了解熵變的概念。
3、初步了解焓變和熵變與反應進行的方向之間的關系。
4、根據ΔG=ΔH－TΔS和所給數據判斷化學反應進行的方向。
學習目標
生活中有一些過程是自發進行的，而且是有方向性的。
高山流水
高能狀態
低能狀態
水總是自發地從高處往低處流——有趨向于最低能量狀態的傾向。
新課導入
一定的條件下，不需要其它外力作用（做功、通電等）就能自動進行的過程稱為自發過程，其逆過程是非自發過程。
冰融化
墨水擴散
自發過程：
自發過程特點：
1.體系趨向從高能狀態轉變為低能狀態（能量減少）。
2.體系有從有序自發轉變為無序的傾向（混亂度增大）。
在給定的條件下，一個反應可以自發地進行到顯著程度，就稱為自發反應。如：鋼鐵生銹。
【思考】自發反應不需要任何條件就能自發進行嗎？
注意定義里的“給定條件”。如氫氣和氧氣反應需要點燃，但也是自發反應。
自發反應：
1.下列關于自發過程的敘述正確的是（ )
A.只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發過程。
B.需要加熱才能進行的過程肯定不是自發過程。
C.體系趨向從高能狀態轉變為低能狀態。
D.常溫下，2H2O=2H2+O2↑，即常溫下水的分解反應是自發反應
C
【課堂練習】
交流與思考
下列反應在一定條件下都能自發進行，你知道這些反應能自發進行的主要原因嗎？它們有何共同特點？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5kJ·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
共同特點：△H < 0 即放熱反應
放熱反應使體系能量降低，能量越低越穩定，△H < 0 有利于反應自發進行
能量判據（焓判據）∶
自發過程的體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態（ △ H<0）。
即△H＜0的反應有自發進行的傾向。
多數能自發進行的化學反應是
放熱反應
反應物的總能量高
生成物的總能量低
放熱反應
△H＜0
焓判據是判斷化學反應進行方向的判據之一。
化學反應進行方向的焓判據
1、自發進行的吸熱反應
N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol
碳銨的分解：
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
2、兩種理想氣體的混合可順利自發進行，無須借助外力
（ △H = 0 ）；
自發反應一定是焓減的反應嗎？
△H < 0有利于反應自發進行，自發反應不一定要△H < 0
焓變是反應能否自發進行的一個因素，但不是唯一因素。
不需要外界的任何作用，氣體通過分子的擴散自發地混合均勻。
這些過程
共同特點：
混亂度小（有序）
混亂度大（無序）
自發的
化學反應進行的方向與熵變
定義：
符號： 單位：
同一物質存在狀態：
體系越無序，混亂度越大，熵值越大
熵
克勞修斯
（德國）
描述體系混亂度的物理量。
S
J mol-1 K-1
對于同一反應：
體系的混亂度（即熵值）增加， ΔS＞0，
反應有自發的傾向。
S(g)＞ S(l) ＞ S(s)
氣體分子數越多，熵值越大
很多自發的化學反應都是熵增的過程，即ΔS＞0
Zn(s) + H2SO4(aq) = ZnSO4(aq) + H2 (g)
2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2 (g)
化學反應進行的方向與熵變
△S=S生成物總熵－S反應物總熵
△S越大，越有利于反應自發進行
2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) 　△H=+56.7kJ/mol
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
思考:這兩個反應都是吸熱反應，但卻能自發進行，為什么？
兩個反應都是熵增，△S＞0，有利于自發反應
導致熵增(△S＞0）的一些因素
(1)同一物質熵值，固態<液態<氣態
(2)固體的溶解過程、墨水擴散過程和氣體擴散過程。
(3)反應過程中氣體物質的量增多的反應。
(4)生成氣體的反應。
有些 熵減的過程 也可自發進行，即ΔS＜0
Fe(OH)2(s) + O2(g) + H2O (g) ＝ Fe(OH)3(s)
2NO (g) + 2CO (g) ＝ N2 (g) + 2CO2 (g) 　
不能 只根據 熵增 或 熵減 來判斷 化學反應的方向。
自發反應一定是熵增加的反應嗎？
2.下列過程中△S<0的是（ )
A.H2O(I)=H2O(g)
B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
D.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
C
【課堂練習】
3.關于下列過程熵變的判斷不正確的是（ )
A.溶解少量食鹽于水中，△S>0
B.純碳和氧氣反應生成CO(g),△S>0
C.H2O(g)變成液態水，△S>0
D.CaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g),△S>0
C
【課堂練習】
一個化學反應能否自發進行，既與反應焓變有關，又與反應熵變有關，在等溫、等壓下的封閉體系中，自由能變化(△G)綜合反應了體系焓變和熵變對自發過程的影響
△G<0，反應自發
△G=0，反應達平衡狀態
△G>0，反應不自發
△G=△H-T△S
3、復合判據--自由能變化△G
單位：kJ/mol
反應在該狀況下能否自發進行
＜０ ＞０
＞０ ＜０
＞０ ＞０
＜０ ＜０
＜０
自發進行
＞０
不自發進行
低溫時＞０,高溫時＜０
低溫時＜０,高溫時＞０
低溫自發,高溫不自發
H
Ｓ
Ｇ
低溫不自發,高溫自發
溫度對反應自發性影響的情況
“大大高溫，小小低溫”
△G=△H-T△S
2、判斷下列反應什么條件下能自發進行？
(1) 鈉與水反應
(2) NH3(g)+HCl(g) =NH4Cl(s)
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
(4) 2CO(g)=2C(s)+O2(g)
△H <0 △S>0
自發進行
△H <0 △S <0
低溫自發進行
△H >0 △S>0
高溫自發進行
△H >0 △S<0
非自發進行
判一判
1、過程的自發性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發生和過程發生的速率。
注意
2、在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質。
1、下列反應中，熵減小的是（ ）
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)
D
【課堂練習】
2、下列說法正確的是∶（ ）
A、凡是放熱反應都是自發的，由于吸熱反應都是非自發的；
B、自發反應一定是熵增大，非自發反應一定是熵減少或不變；
C、自發反應在恰當條件下才能實現；
D、自發反應在任何條件下都能實現。
C
【課堂練習】
3、250C和1.01×105Pa時，反應 N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+56.76kJ/mol，自發進行的原因是∶（ ）
A、是吸熱反應；
B、是放熱反應；
C、是熵減少的反應；
D、熵增大效應大于能量效應。
D
【課堂練習】

展開更多......

收起↑