资源简介

(共25张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
飞流直下：不借助外力
排水：
借助水泵，持续消耗电能
高处
低处
自发
非自发
举例生活中的自发过程
冰融化
墨水扩散
自发过程：
一定的条件下，不需要其它外力作用就能自动进行的过程称为自发过程。
自发反应：
在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量就能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。
“自发”是一定条件下的自发，条件变了，可能由原来的“自发”变成“非自发”。
冬天水结冰自发
春天冰融水自发
“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，更不能确定发生的速率。“非自发“也不代表不能发生。
处于高水位的水有向低处流动的趋势但是现在被大拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势。
在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。
氢气的燃烧
水的电解
非自发过程：
必须外界持续做功，否则，过程就会停止，这样的过程叫做“非自发过程”。
H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJ·mol-1
观察下列能够自发进行的化学反应，它们的共同特征是什么？为什么能够自发进行呢？你能够得出什么结论？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5kJ·mol-1
2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJ·mol-1
2H2O(l) = 2H2(g) +O2(g) H = +484 kJ·mol-1
4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJ·mol-1
Cu(s) + H2SO4(aq) = CuSO4(aq) + H2(g) H = +1341 kJ·mol-11
自发反应
自发反应
非自发反应
自发反应
自发反应
非自发反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定
放热反应( H < 0)，是有利于反应自发进行的条件
H < 0 即放热反应
共同特点
发生原因
结论
思考：只有放热反应才能自发进行吗？
八水合氢氧化钡和氯化铵
反应吸收热量
局限性
思考：吸热反应自发进行的推动力是什么？
混乱度大
自发过程进行的方向还与“混乱度”有关
两瓶中气体的颜色相同
不需要外界的任何作用，气体通过分子的扩散自发地混合均匀
有序
状态
无序
状态
自发地转化为
密闭条件下
混乱度小
熵(S)
德国科学家克劳修斯(R. Clausius)最早提出了另一个推动体系变化的因素，并称之为“熵”（符号S）的概念，用熵表示体系混乱度，S=Q/T。
玻尔兹曼通过数学模型的建立得出微观状态数与熵有数学关系，具体解释了熵的物理意义：S = k log W，建立了熵与概率的关系，被誉为最美的三个公式之一。其他两个公式分别为牛顿运动定律F = ma，爱因斯坦质能关系E=mc2。
有序
无序
熵
定义：衡量体系混乱度的物理量
符号：S
特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值越大
影响因素：
①同一物质： S(高温) > S(低温) S(g) > S(l) > S(s)
有序
无序
熵
定义：衡量体系混乱度的物理量
符号：S
特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值越大
影响因素：
①同一物质：S(高温) > S(低温) S(g) > S(l) > S(s)
②相同条件下，不同物质：分子结构越复杂，熵越大
乙醇
甲醚
CH3CH2OH(乙醇)的熵
大于CH3OCH3(甲醚)
有序
无序
熵
定义：衡量体系混乱度的物理量
符号：S
特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值越大
影响因素：
熵变：
①同一物质：S(高温) > S(低温) S(g) > S(l) > S(s)
②相同条件下，不同物质：分子结构越复杂，熵越大
产物总熵与反应物总熵之差
S =S(反应产物) －S(反应物)
思考：这些吸热反应为什么能自发进行？
熵增（△S >0 ）有利于反应自发进行。
思考：自发反应一定是熵增加的反应吗？
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
过程的自发性
能量趋于降低
混乱度趋于增加
势能的降低
混乱度的增加
向试管中加入约5mL蒸馏水，滴加约1mLNaOH溶液。
再滴加酚酞！
熵拉动反应自发进行的实例
金属K的制备
Na(l) + KCl(l) === NaCl(l) + K(g)
高温
在下列反应中为什么金属钠能还原金属钾？
平衡移动
熵的“拉动”
关键： 沸点 K < Na
SiO2的还原
熵拉动反应自发进行的实例
SiO2 + 2C === Si + 2CO ↑
高温
—“从沙滩到用户”的关键反应
SiO2 + C === Si + CO2 ↑
高温
比较以下两个反应，何者更具优势？
实际： 高温下低价氧化物更加稳定，
即，高温有利于CO生成
H Ｓ Ｇ 反应能否自发进行
＜０ ＞０
＞０ ＜０
＞０ ＞０
＜０ ＜０
＜０
＞０
高温时＜０
低温时＜０
一定自发
一定不自发
高温自发
低温自发
△S
△H
H<0
S>0
所有温度下
反应自发进行
H>0
S>0
高温下
反应自发进行
H<0
S<0
低温下
反应自发进行
H<0 ， S<0
所有温度下
反应不能自发进行
复合判据 P45 资料卡片
自由能变化（符号为△G): △G=△H-T△S
△G=△H-T△S<0反应能自发进行
△G=△H-T△S=0反应达到平衡状态
△G=△H-T△S>0反应不能自发进行
汽车尾气中的主要污染物是NO和CO,它们是现代化城市中的大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气： 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)
如何判断该反应在室温下能自发进行吗？
已知 298K 100kPa下，ΔH=-746.8KJ·mol -1 ΔS＝-197.5J·mol－1·K－1
△G =ΔH-T ΔS
=-746.8KJ·mol-1+298K×197.5×10-3 KJ·mol－1·K－1
=-687.945 KJ.mol-1<0
可自发进行！
学以致用
1.下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　)
A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B.需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程
C.同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能
D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
C
2.下列过程的方向可用焓判据判断的是(　　)
A.硝酸铵溶于水
B.2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+56.7 kJ·mol-1
C.(NH4)2CO3(s) NH4HCO3(s)+NH3(g)　ΔH=+74.9 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-572 kJ·mol-1
D
3.下列说法正确的是(　　)
A.自发进行的反应均是ΔH<0的反应
B.ΔS<0的反应一定不能自发进行
C.物质的量增加的反应，其ΔS为正值
D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)，其ΔS>0
D
4.反应CH3OH(l)+NH3(g) CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·mol-1，该温度下|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,则下列选项正确的是(　　)
A.ΔH>0,该温度下ΔH-TΔS<0
B.ΔH<0,该温度下ΔH-TΔS>0
C.ΔH>0,该温度下ΔH-TΔS>0
D.ΔH<0,该温度下ΔH-TΔS<0
A
5.(2022河南郑州中原名校联考)焦炭常用于冶炼工业。已知反应①:2C(s)+O2(g) 2CO(g);反应②:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)。反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.反应②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B.983 K是两个反应主次趋势变化的转折点
C.L1对应反应①
D.当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
D
第三节
化学反应的方向
焓判据
自发过程与自发反应
放热过程（ H﹤0）常常是容易自发进行
熵判据
熵增过程（ S﹥0）常常是容易自发进行
复合判据
G= H-T S
G﹤0 反应能自发进行
G =0 反应达到平衡状态
G﹥0 反应不能自发进行

展开更多......

收起↑