第二章 第四節 化學反應進行的方向,北師大石竹附校 方緒斌 2009.10.18,尋找反應能否自發進行的判據,水總是自發地由高處往低處流,自然界中有許多自然而然發生的現象，請同學們聯系生活知識，列舉一些能自動發生的例子？,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； 室溫下冰塊自動融化； 鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹； 酸堿中和； 鋅與cuso4溶液會自動反應生成cu和znso4,中學化學資料網 ,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,【歸納小結】,如何判斷一個過程，一個反應能否自發進行？,中學化學資料網 ,酸堿中和、鎂條燃燒都是能自發發生的反應，有何共同特點？,【思考與交流】,共同特點：,從能量角度分析它們為什么可以自發？,體系傾向于從高能態轉變為低能態 h 0 有利于反應自發進行,h 0 即放熱反應,一、能量判據（焓判據）,反應物的總能量高,生成物的總能量低,放熱反應,h0,一、能量判據（焓判據）,能量判據：體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態（h 0）。 對于化學反應而言，絕大多數的放熱反應能自發進行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應越完全 焓變（h）是決定反應能否自發進行的因素之一，但不是唯一因素。,中學化學資料網 ,結論：h 0，有利于反應自發進行，但自發反應不一定h 0！,h= 56.7kj/mol h= 74.9kj/mol,（1）多數能自發進行的化學反應是放熱反應,（2）有不少吸熱過程也能自發進行,注意：,有序,混亂,二、熵判據,混亂度,# # # # # # # a# # # # # # # # # # # # #,% % % % % % b % % % % % % % % % %,# % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # %,始態,終態,初態有較高的“有序性”；混合后有序性就降低了，也就是說混合過程中氣體存在狀態的“混亂度”增加了。再如，一合火柴散落在地上，火柴頭總是趨向于混亂排列。,二、熵判據,為了解釋這樣一類與能量狀態的高低無關的過程的自發性，提出了在自然界還存在著另一種能夠推動體系變化的因素熵。 熵是體系混亂度的量度，即熵是用來描述體系的混亂度，符號用s表示。體系混亂度越大，熵值越大；體系混亂度越小，熵值越小。 熵判據：體系趨向于由有序狀態轉變為無序狀態，即混亂度增加（ s0），這一經驗規律叫做熵增原理。在用來判斷過程的方向時，就稱為熵判據。 同一物質，s（g）s（l）s（s）。,混亂度越大越穩定，s 0 有利于反應自發進行。,中學化學資料網 ,在與外界隔絕的體系中，自發過程將導致體系的熵增大，即熵變（符號（s）大于零。這個原理也叫做熵增原理。在用來判斷過程的方向時，就稱為熵判據,p35,（2）自發反應一定是熵增加的反應嗎？,2al(s)+fe2o3(s)=al2o3(s)+2fe(s) s=39.35jmol-1k-1,結論：s 0有利于反應自發進行， 自發反應不一定要s 0,【思考與交流】,熵變是反應能否自發進行一個因素,但不是惟一因素。,根據熵判椐，在密閉條件下，體系有由有序自發地變為無序的傾向。氣態熵值大，反應沿著從有序到無序方向進行。,（1）發生離子反應條件之一是產生氣體，利用熵判椐進行解釋？,練習1,下列反應中，在高溫下不能自發進行的是（ ）,d. co(g)c(s)1/2o2,b. 2n2o5(g)4no2(g)o2(g),a. (nh4 )2co3(s)nh4hco3(s)+nh3(g),c. mgco3(s)mgo(s)co2(g),d,熵減,熵增,熵增,熵增,點撥：反應后的氣體分子數大于反應前的氣體分子數，故熵增加,1、放熱的自發過程可能是熵減小的過程，如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵無明顯變化或增加的過程，如金剛石和石墨的互變熵不變；活潑金屬與酸的置換反應熵增等 2、吸熱的自發過程應為熵增加的過程，如冰的融化、硝酸銨溶于水等。 3、無熱效應的自發過程是熵增加的過程，如兩種理想氣體的混合等。,自發反應中的焓變和熵變的關系,中學化學資料網 ,caco3(s) = cao (s) +co2 (g)這個 反應能否自發進行？ 已知： h(298k)=+178.2kjmol-1, s(298k)=+169.6jmol-1k-1,思考,三、復合判據,正確判斷一個化學反應 是否能夠自發進行,必須綜合考慮反應的焓變和熵變,恒溫恒壓時判斷反應是否能夠自發進行 h 0 s0 h 0 s 0 h 0 s 0 h 0 s0,自發,非自發,不一定,不一定,g=ht s,三、復合判據（自由能變化）,當g0時，反應自發進行,當g0時，反應不自發進行,當g=0時，可逆反應到達平衡狀態,nh3(g)+hcl(g)nh4cl(s) h 0 s 0 caco3(s)=cao(s)+co2(g) h 0 s0,判斷這兩個反應什么條件下自發進行？,低溫可行,高溫可行,中學化學資料網 ,1反應的自發性只能用于判斷反應的方向，不能確定反應是否一定會發生和過程發生的速率。例如金剛石有向石墨轉化的傾向，但是能否發生，什么時候發生，多快才能完成，就不是能量判據和熵判據能解決的問題了。,注意,2、反應的自發性也受外界條件的影響。如常溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自發性的，但在1273k時，這一反應就是自發的反應。,注意,3在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現相反的結果。例如石墨經高溫高壓還是可以變為金剛石的，實現的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質仍然是非自發性的。,中學化學資料網 ,知道了某過程有自發性之后（ ） 可判斷出過程的方向 可確定過程是否一定會發生 可預測過程發生完成的快慢 可判斷過程的熱效應,a,練習2,【課堂達標測試】,1、下列說法不正確的是（ ） a. 焓變是一個與反應能否自發進行有關的因素，多數能自發進行的反應都是放熱反應。 b. 在同一條件下不同物質有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。 c. 一個反應能否自發進行取決于該反應放熱還是吸熱 d. 一個反應能否自發進行，與焓變和熵變的共同影響有關,c,中學化學資料網 ,3、250c和1.01105pa時，反應: 2n2o5(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,2、碳酸銨(nh4)2co3在室溫下就能自發地分解產生氨氣，對其說法中正確的是（ ） a、其分解是因為生成了易揮發的氣體，使體系的熵增大； b、其分解是因為外界給予了能量； c、其分解是吸熱反應，據能量判據能自發分解； d、碳酸鹽都不穩定，都能自發分解。,a,d,4、以下自發反應可用能量判據來解釋的是( ) a、硝酸銨自發地溶于水 b、2n2o5(g)=4no2(g)+o2(g)； h=+56.7kj/mol c、(nh4 )2co3(s)=nh4hco3(s)+nh3(g); h=+74.9 kj/mol d、2h2(g)+o2(g)=2h2o(l) h=-571.6 kj/mol,d,填寫下表：,物質所具有的能量,h,熵變,熵,焓變,焓,計算公式,單位,符號,定義,生成物總能量與反應物總能量之差,kjmol-1,混亂度,s,jmol-1k-1,jmol-1k-1,kjmol-1,h,s,h=h(生成物)h(反應物),s=s(生成物)s(反應物),生成物總熵與反應物總熵之差,化學反應進行方向的判據,、能量判據(焓判據）：,是判斷化學反應進行方向的判據之一。,、熵判據：,能量最低原理。