江西省临川区第二中学2014-2015学年高中化学 第二章 第四节 化学反应进行的方向课件 新人教版选修4.ppt

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1、第二章第二章 第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向临川二中 刘肃林认认识识化化学学反反应应化化学学反反应应条条件件的的优优化化工工业业合合成成氨氨共共同同影影响响化化学学热热力力学学化化学学动动力力学学限限度度方方向向速速率率定量描述：化学反应速率定量描述：化学反应速率影响因素：影响因素：c、T、催化剂催化剂 定量描述：化学平衡常数定量描述：化学平衡常数 平衡转化率平衡转化率影响因素：影响因素：T、c、P 影响因素：影响因素：反应焓变（反应焓变（H）反应熵变（反应熵变（S）判据：判据：H T S水总是自发地由高处往低处流水总是自发地由高处往低处流自自然然界界中中有有许许多多自自然

2、然而而然然发发生生的的现现象象，请请同同学学们们联联系系生生活活知知识识，列列举举一一些些能能自自动动发发生生的例子？的例子？自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水扩散墨水扩散；食盐溶解于水食盐溶解于水u铁器暴露在潮湿空气中会生锈；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；u酸碱中和；酸碱中和；uZn与与CuSO4溶液会自动反应生成溶液会自动反应生成Cu和和ZnSO4u甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧自发过程自发过程自发反应自发

3、反应（2 2）自发反应：在）自发反应：在给定的条件给定的条件给定的条件给定的条件下下不不不不需外界帮助就能进行到显需外界帮助就能进行到显著程度的反应，称为自发反应。著程度的反应，称为自发反应。（1 1）自发过程：在）自发过程：在一定条件一定条件一定条件一定条件下，下，不不不不借助外部力量就能借助外部力量就能自动自动自动自动进进行的过程。行的过程。特征：特征：有明确的有明确的方向性方向性，具有对外做功的本领。，具有对外做功的本领。2.非自发反应非自发反应：在一定条件下，需要外界做功才能进行的反应。在一定条件下，需要外界做功才能进行的反应。一、自发过程与自发反应一、自发过程与自发反应1.自发过程与

4、自发反应自发过程与自发反应3.条件改变，非自发反应条件改变，非自发反应可能可能转变为自发反应转变为自发反应1 1、自发、自发反应一定能反应一定能自动自动进行，而非自发反应一定进行，而非自发反应一定不能发生，这句话对吗？说明理由。不能发生，这句话对吗？说明理由。【思考与交流【思考与交流】解析：不对，某些自发反应需要在一定条件下才能自动进解析：不对，某些自发反应需要在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。例如甲烷燃烧行，非自发反应具备了一定条件也能发生。例如甲烷燃烧是自发反应，但需要点燃或加热才能发生；石灰石分解为是自发反应，但需要点燃或加热才能发生；石灰石分解为氧化钙和二氧化

5、碳常温下为非自发反应，在高温下可以发氧化钙和二氧化碳常温下为非自发反应，在高温下可以发生。生。(A)2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)H=368 kJ/mol(B)3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H=824 kJ/mol(C)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=571.6kJ/mol(D)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)H=57.3kJ/mol【思考与交流【思考与交流】共同特点：共同特点：从能量角度分析它们为什么可以自发？从能量角度分析它们为什么可以自发？体系倾向于从体系倾向于从高能态高能态转变为转变为低能态低能态H 0

6、 H 0 有利于反应自发进行有利于反应自发进行H 0 H 0 即放热反应即放热反应1 1、焓判据、焓判据（1 1）H H 0 0，有利于反应自发进行（，有利于反应自发进行（体系趋向于体系趋向于从从高能状态高能状态转变为转变为低能低能状态状态这时体系会对外部做功这时体系会对外部做功或释放热量或释放热量）。）。（2 2）对于化学反应而言，）对于化学反应而言，绝大多数绝大多数的放热反应能的放热反应能自自发发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。反应越完全。二、化学反应进行方向的判断二、化学反应进行方向的判断1、已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧

7、的热化学方程、已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：式为：C(金刚石、金刚石、s)+O2(g)CO2(g)H1395.41kJ/mol C(石墨、石墨、s)+O2(g)CO2(g)H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是（关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是（）A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低石墨比金刚石能量低 D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低A C课堂练习课堂练习只能判断一定条件下化学反应能否自发进行，与只能判断

8、一定条件下化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关化学反应速率无关H 0H 0，有利于有利于反应自发进行，但自发反应反应自发进行，但自发反应不一不一定定H 0H 0 有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。熵增加过程：熵增加过程：a.a.固体溶解；固体溶解；b.b.气体扩散；气体扩散；c.c.液体混液体混合；合；d.d.水的气化水的气化 熵增加反应：熵增加反应：气体物质的量增大的反应；气体物质的量增大的反应；（3）常见熵增加过程与熵增加反应）常见熵增加过程与熵增加反应（4 4）熵判据）熵判据熵增原理熵增原理 与与外外界界隔隔绝绝的的体体系系中中，自自发发过过程程将将导导致致体体系系的的熵熵增大

9、，即熵变大于零（符号：增大，即熵变大于零（符号：S0S0）S 0有利于有利于反应自发进行，反应自发进行，自发反应不一定要自发反应不一定要S 01、下列反应中，在高温下不能自发进行的是（）、下列反应中，在高温下不能自发进行的是（）D.CO(g)C(s)1/2O2B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增课堂练习课堂练习思考：自发反应一定是熵增加的反应吗思考：自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=39

10、.35Jmol-1K-1 -10 的水会自动结冰的水会自动结冰（5 5）注意：）注意：H=2528KJmol-13、自由能判据、自由能判据正正确确判判断断一一个个化化学学反反应应 是是否否能能够够自自发发进进行行，必必须须综综合合考虑反应的考虑反应的焓变焓变和和熵变熵变（1）自由能）自由能（恒温、恒恒温、恒压压）G=H-T S 符号：符号：G；单位：单位：Jmol1 T(K)=273+t()（2）自由能大小判断依据：）自由能大小判断依据：当当G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行；当当G=0时，可逆反应到达平衡状态。时，可逆反应到达平衡状态。1、恒温恒压时判断反应是否能够自发进行、恒温恒压时

11、判断反应是否能够自发进行 （1）H 0；S 0 （2）H 0；S 0 （3）H 0；S 0 （4）H 0；S 0自发自发非自发非自发不一定不一定不一定不一定2、判断这两个反应什么条件下自发进行？、判断这两个反应什么条件下自发进行？（1）NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)H 0；S 0（2）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H(298K)=+178.2kJmol-1,S(298K)=+169.6Jmol-1K-1低温可行低温可行高温可行高温可行课堂练习课堂练习 H S化学反应进行方向的判据化学反应进行方向的判据 、能量判据、能量判据(焓判据）：焓判据）：判据之一判据之一、熵判据

12、：、熵判据：能量最低原理能量最低原理焓减小有利于反应自发。焓减小有利于反应自发。熵增原理。熵增原理。判据之一判据之一、复合判据：、复合判据：焓判据结合熵判据焓判据结合熵判据GH TS=小结小结：当当G0时时，反，反应应不自不自发进发进行行；当当G=0时时，可逆反，可逆反应应到达平衡状到达平衡状态态、反应的自发性反应的自发性只能只能用于判断反应的方向，与用于判断反应的方向，与化学反应速率无关。化学反应速率无关。、反应的自发性受外界条件的影响。、反应的自发性受外界条件的影响。如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不

13、是能量判据和熵判据能时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。涂有漆的铁和未涂漆的铁发生腐蚀过程解决的问题了。涂有漆的铁和未涂漆的铁发生腐蚀过程的自发性是相同的，但是只有后者能实现。的自发性是相同的，但是只有后者能实现。如：常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发如：常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的，但在性的，但在1273K1273K时，这一反应就是自发的反应。时，这一反应就是自发的反应。4、注意、注意思考：只要思考：只要条件合适，非自发反应条件合适，非自发反应一定能一定能转变为自转变为自发反应？发反应？解析：不对，例如二氧化碳和水转变为甲烷和氧气，石墨

14、解析：不对，例如二氧化碳和水转变为甲烷和氧气，石墨转化为金刚石等，其转化为金刚石等，其H H 0 0，S S0 0在任何条件下其在任何条件下其G G 0 0，不可能发生。，不可能发生。1 1、下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A.A.凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的B.B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变或不变C.C.熵增加且放热的反应一定是自发反应熵增加且放热的反应一定是自发反应D.D.非自发反应在任何条件下都不能实现非自发反应在任何条件下都不能实现C2、以下自发反应

15、可用焓判据来解释的是、以下自发反应可用焓判据来解释的是()A、硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-571.6 kJ/molD课堂练习课堂练习3、高温时空气中的高温时空气中的N2和和O2会反应生成会反应生成NO而污染大气：而污染大气：N2（g）+O2（g）=2NO（g）。试通过计算说明在）。试通过计算说明在1200的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自的条件下，此反应能否正向

16、自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？发进行的最低温度是多少？（已知（已知：H=+180.50kJmol-1，S=+247.7Jmol-1K-1，设，设H和和S不随温度而变）不随温度而变）课堂练习课堂练习认认识识化化学学反反应应化化学学反反应应条条件件的的优优化化工工业业合合成成氨氨共共同同影影响响化化学学热热力力学学化化学学动动力力学学限限度度方方向向速速率率定量描述：化学反应速率定量描述：化学反应速率影响因素：影响因素：c、T、催化剂催化剂 定量描述：化学平衡常数定量描述：化学平衡常数 平衡转化率平衡转化率影响因素：影响因素：T、c、P 影响因素：影响因素：反应焓变（反应焓变（H）反应熵变（反应熵变（S）判据：判据：H T S