化學(xué)：《化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》：課件七（24張PPT）（人教版選修4）

歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 水總是自發(fā)地由高處往低處流 自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象 請(qǐng)同學(xué)們聯(lián)系生活知識(shí) 列舉一些能自動(dòng)發(fā)生的例子 自然界中水總是從高處往低處流 電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng) 室溫下冰塊自動(dòng)融化 墨水?dāng)U散 食鹽溶解于水 火柴棒散落等 鎂條燃燒 酸堿中和 鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹 甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒 鋅與CuSO4溶液會(huì)自動(dòng)反應(yīng)生成Cu和ZnSO4等 這些過(guò)程都是自發(fā)的 其逆過(guò)程就是非自發(fā)的 1 自發(fā)過(guò)程 在一定條件下 不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程 2 自發(fā)反應(yīng) 在給定的一組條件下 一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度 就稱為自發(fā)反應(yīng) 歸納小結(jié) 如何判斷一個(gè)過(guò)程 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行 尋找反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù) 第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 酸堿中和 鎂條燃燒等這些一定條件下能自發(fā)發(fā)生的反應(yīng)有何共同特點(diǎn) 思考與交流 共同特點(diǎn) H O即放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)使體系能量降低 能量越低越穩(wěn)定 H O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā) 一般情況下 H O即放熱反應(yīng)易發(fā)生自發(fā)反應(yīng) 日常生活中長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)得到一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律 能量判據(jù) 焓判據(jù) 體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) 這時(shí)體系會(huì)對(duì)外做功或者釋放熱量 H 0 歸納與總結(jié) 一 能量判據(jù) 焓判據(jù) NH4HCO3 s CH3COOH aq CO2 g CH3COONH4 aq H2O l H 37 30kJ mol 自發(fā)反應(yīng)一定要 H O 結(jié)論 H O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 自發(fā)反應(yīng)不一定要 H O焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素 但不是惟一因素 思考與交流 H 56 7kJ mol H 74 9kJ mol 二 熵判據(jù) 1 為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無(wú)關(guān)的過(guò)程的自發(fā)性 提出了在自然界還存在著另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素 熵 2 熵是體系混亂度的量度 即熵是用來(lái)描述體系的混亂度 符號(hào)用S表示 單位 J mol 1 K 1 體系混亂度越大 熵值越大 體系混亂度越小 熵值越小 同一物質(zhì) S g S l S s 3 產(chǎn)生氣體的反應(yīng) 氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng) 熵變通常都是正值 S 0 為熵增加反應(yīng) 火柴散落 墨水?dāng)U散過(guò)程混亂度如何變化 混亂度越大越穩(wěn)定 S 0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 從混亂度角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā) 思考與交流 歸納與總結(jié) 自發(fā)過(guò)程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序 導(dǎo)致體系的熵增大 這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理 也就是反應(yīng)方向判斷的熵判據(jù) 自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎 2Al s Fe2O3 s Al2O3 s 2Fe s S 39 35J mol 1 K 1 結(jié)論 S O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 自發(fā)反應(yīng)不一定要 S O 思考與交流 熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行一個(gè)因素 但不是惟一因素 CaCO3 s CaO s CO2 g 這個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行 已知 H 298K 178 2KJ mol S 298K 169 6J mol 1 K 1 思考 化學(xué)反應(yīng)的最終判據(jù)到底是什么呢 G H T S 三 復(fù)合判據(jù) 自由能變化 當(dāng) G 0時(shí) 反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 當(dāng) G 0時(shí) 反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行 當(dāng) G 0時(shí) 平衡狀態(tài) 自主學(xué)習(xí) P38科學(xué)視野 溫度對(duì)反自發(fā)性的情況 永遠(yuǎn)是 在任何溫度都是自發(fā)反應(yīng) 永遠(yuǎn)是 在任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng) 在高溫 在低溫 在低溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng) 在高溫 在低溫 在低溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng) 需要注意 1 很多情況下 簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng) 可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果 所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧 由能量判據(jù) 以焓變?yōu)榛A(chǔ) 和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù) 吉布斯自由能變 G 將更適合于所有的過(guò)程 2 過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向 不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率 例如 涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件 其發(fā)生腐蝕過(guò)程的自發(fā)性是相同的 但只有后者可以實(shí)現(xiàn) 又如裝在不同地方的氣體等例子 3 在討論過(guò)程的方向時(shí) 指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì) 如果允許外界對(duì)體系施加某種作用 就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果 如 水泵可以把水從低水位升至高水位 用高溫可使石灰石分解 高溫高壓石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的例子 實(shí)現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量 該過(guò)程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的 課堂達(dá)標(biāo)測(cè)試 1下列過(guò)程是非自發(fā)的是 A 水由高處向低處流 B 天然氣的燃燒 C 鐵在潮濕空氣中生銹 D 室溫下水結(jié)成冰 2碳酸銨 NH4 2CO3 在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣 對(duì)其說(shuō)法中正確的是 A 其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體 使體系的熵增大 B 其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量 C 其分解是吸熱反應(yīng) 據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解 D 碳酸鹽都不穩(wěn)定 都能自發(fā)分解 D A 3 下列說(shuō)法正確的是 A 凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的 由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的 B 自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大 非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變 C 自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn) D 自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn) 4 自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是 A 吸熱反應(yīng) B 放熱反應(yīng) C 熵增加反應(yīng) D 熵增加或者放熱反應(yīng) C D 5 250C和1 01 105Pa時(shí) 反應(yīng)2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 76kJ mol 自發(fā)進(jìn)行的原因是 A 是吸熱反應(yīng) B 是放熱反應(yīng) C 是熵減少的反應(yīng) D 熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng) D 6 下列說(shuō)法不正確的是 A 焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素 多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng) B 在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值 其體系的混亂程度越大 熵值越大 C 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行 與焓變和熵變的共同影響有關(guān) C D 8 下列反應(yīng)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 7 以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是 A 硝酸銨自發(fā)地溶于水B 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ molC NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ molD 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol D 影響因素 小結(jié) 焓減小有利于反應(yīng)自發(fā) 熵增大有利于反應(yīng)自發(fā) 規(guī)律方法總結(jié) 自發(fā)反應(yīng)中的焓變和熵變的關(guān)系 1 在溫度 壓力一定的條件下 放熱的熵增加的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行2 在溫度 壓力一定的條件下 吸熱的熵減少的反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行3 當(dāng)焓變和熵變的作用相反時(shí) 如果二者大小相差懸殊 可能某一因素占主導(dǎo)地位4 當(dāng)焓變和熵變的作用相反且二者相差不大 溫度可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用5 無(wú)熱效應(yīng)的自發(fā)過(guò)程是熵增加的過(guò)程 如兩種理想氣體的混合等 知識(shí)拓展 物質(zhì)所具有的能量 H 熵變 熵 焓變 焓 計(jì)算公式 單位 符號(hào) 定義 生成物總能量與反應(yīng)物總能量之差 KJ mol 1 混亂度 S J mol 1 K 1 J mol 1 K 1 KJ mol 1 H S H H 生成物 H 反應(yīng)物 S S 生成物 S 反應(yīng)物 生成物總熵與反應(yīng)物總熵之差 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全