學習要求 1 理解能量判據 熵的概念2 利用能量判據判斷反應進行的方向3 利用熵變判斷反應進行的方向 1 高山流水是一個自動進行的自然過程 高處水一定會流到低處嗎 2 低處水可以流至高處么 3 在 低水高流 的過程中一旦外界停止做功 該過程還能繼續進行下去嗎 可采取什么措施 思考與交流 自發過程 在一定條件下 不需要外力作用就能自動進行的過程 非自發過程 在一定條件下 需持續借助人為作用才能進行的過程 討論 請盡可能多地列舉你熟知的自發過程 知識鞏固 下列哪個過程非自發過程 a 鈉與水反應 2na s 2h2o l 2naoh h2 g h 368kj mol b 鐵生銹 3fe s 3 2o2 g fe2o3 s h 824kj mol c 氫氣和氧氣反應 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 自發過程共同點 放熱反應 h 0 d d 水由低處往高處流 一 自發過程的能量判據 能量判據 自發過程的體系取向于從高能狀態轉變為低能狀態 這時體系會對外部做功或釋放熱量 這一經驗規律就是能量判據 能量判據又稱焓判據 即 h 0的反應有自發進行的傾向 焓判據是判斷化學反應進行方向的判據之一 練習1 已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為 c 金剛石 s o2 g co2 g h1 395 41kj mol c 石墨 s o2 g co2 g h2 393 51kj mol關于金剛石與石墨的轉化 下列說法正確的是 a 金剛石轉化成石墨是自發進行的過程b 石墨轉化成金剛石是自發進行的過程c 石墨比金剛石能量低d 金剛石比石墨能量低 ac 練習2 知道了某過程有自發性之后 則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 判斷下列過程中能量的變化情況 1 冰 液態水 水蒸氣 2 氯化鈉晶體溶于水 吸熱 那么這些物質的規則性 有序性有沒有改變呢 混亂度 表示體系的不規則或無序狀態 混亂度的增加意味著體系變得更加無序 混亂度與熵 熵 熱力學上用來表示混亂度的狀態函數 符號為s 體系的無序性越高 即混亂度越高 熵值就越大 分析剛才兩個自發過程中混亂度的變化情況 1 冰 液態水 水蒸氣 2 氯化鈉晶體溶于水 同一物質 氣態時熵最大 液態時次之 固態時最小 歸納 熵增 在密閉條件下 體系有由有序自發地轉變為無序的傾向 熵變 s 化學反應中要發生物質的變化或物質狀態的變化 因此存在著熵變 s s產物 s反應物 二 自發過程的熵判據 熵判據 在與外界隔離的體系中 自發過程將導致體系的熵增大 這一經驗規律叫做熵增原理 是判斷化學反應方向的另一判據 熵判據 小結 自發過程的變化趨勢 1 能量趨于降低 2 混亂度趨于增加 有些過程也是自發的 這當中有的與物質的能量高低無關 有的雖與能量高低有關 但用焓判據卻無法解釋清楚 例如 兩種理想氣體的混合可順利自發進行 1 既不吸熱也不放熱的自發過程 h2 o2 o2h2 2 吸熱的自發過程 很多情況下 簡單地只用其中一個判據判斷同一個反應 可能會出現相反的判斷結果 所以應兩個判據兼顧 由焓判據和熵判據組合成的復合判據將更適合于所有的過程 三 化學反應自發進行的方向 2 物質的混亂度趨于增加 1 物質具有的能量趨于降低 h 焓變 s 熵變 0 放熱反應 自發進行 不自發進行 不能定性判斷 不能定性判斷 h 0 h 0 h 0 h 0 s 0 s 0 s 0 s 0 熵增原理 0 練習3碳銨 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 碳銨分解是因為生成了易揮發的氣體 使體系的熵增大 b 碳銨分解是因為外界給予了能量c 碳銨分解是吸熱反應 根據能量判據不能自發分解d 碳酸鹽都不穩定 都能自發分解 a 練習4 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 信息 體系自由能變化 g 綜合考慮了焓變和熵變對反應體系的影響 g h t s 為熱力學溫度 均為正值 在恒溫 恒壓下 用 g判斷化學反應在該狀況時自發進行的方向顯得更為科學 當 g 0時可自發進行 請閱讀所給信息 然后回答問題 自發進行 不自發進行 低溫時 高溫時 低溫時 高溫時 低溫不自發 高溫自發 低溫自發 高溫不自發 h 一 自發過程的變化趨勢 1 能量趨于降低 2 混亂度趨于增加 二 化學反應自發進行的方向 2 物質的混亂度趨于增加 1 物質具有的能量趨于降低 h 焓變 0 s 熵變 0 放熱反應 熵增原理 化學反應進行的方向 小結 注意 過程的自發性