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文檔簡介
多媒體課堂化學反應進行的方向鐘耀榮4、化學反應進行的方向一、化學反應原理的重要組成部分∶反應的快慢程度化學反應原理化學反應的限度反應進行的方向如何判斷反應能否發生?需要我們去解決。化學反應進行的方向是一個復雜問題,如果反應已經發生了,方向其實也已確定;但如果反應還沒有發生,我們則要通過互相關聯的能量(△H)判據(力圖使自身能量趨于最低)和熵判據(由有序變為無序的現象)。二、反應焓變與反應方向△日常生活中長期積累的經驗而總結得到一條經驗規律→能量判據∶體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態(這時體系會對外做功或者釋放熱量~△H﹤0)。運用能量判據主要依據反應焓變,而焓變(△H)的確是一個與反應能否自發進行的因素,但不是決定反應能否自發進行的唯一因素。
多數能自發進行的化學反應是放熱反應,如常溫、常壓下,氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應是自發的,反應放熱∶
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s);△H(298K)=-444.3KJ/mol
但是,有不少吸熱反應也能自發進行,如∶
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l);
△H(298K)=+37.3KJ/mol
還有一些吸熱反應在室溫條件下不能自發進行,但在較高溫度下則能自發進行,如在室溫下吸熱反應的碳酸鈣分解反應不能自發進行,但同樣是這個吸熱反應在較高溫度(1200K)下則能自發進行。
三、反應熵變與反應方向人們發現還有一類自發過程∶如同一種物質,其氣態時會通過分子的擴散自發形成均勻的混合物;又如硝酸銨溶于水要吸熱,但它能自發向水中擴散;還有…1、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→在密閉條件下,體系由有序自發地轉變為無序的傾向~稱為熵。由大量粒子組成的體系中,用熵來描述體系的混亂度,符號用S表示。熵值越大,體系混亂度越大。同一物質,S(g)﹥S(l)﹥S(s)。2、熵變和熵增原理(1)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反應產物(反應產物總熵)-S反應物(反應物總熵)。
產生氣體的反應、氣體物質的物質的量增大的反應,熵變通常都是正值(△S>0),為熵增加反應。許多熵增反應在常溫常壓下能自發進行,有些在室溫條件下不能自發進行,但在較高溫度下則能自發進行。而如鋁熱反應是熵減反應,它在一定條件下也可自發進行。(2)在與外界隔離的體系中,自發過程將導致體系的熵增大,這個原理叫做熵增原理。該原理是用來判斷過程的方向的又一個因素,又稱為熵判據。
四、焓變與熵變對反應方向的共同影響∶(復合判據)在一定條件下,一個化學反應能否自發進行,既可能與反應焓變(△H)有關,又可能與反應熵變(△S)有關。在溫度、壓強一定的條件下,我們要判別化學反應的方向要考慮△H、△S共同影響的結果。如△H-T△S﹤0,則反應自發進行,等于零反應到達平衡狀態,大于零反應不能自發進行。(T為絕對溫度)反應焓變(能量判據)反應方向復合判據反應熵變(熵判據)▲能量判據和熵判據的應用1、由能量判據知∶放熱過程(△H﹤0)常常是容易自發進行;2、由熵判據知∶若干熵增加(△S﹥0)的過程是自發的;3、很多情況下,簡單地只用其中一個判據去判斷同一個反應,可能會出現相反的判斷結果,所以我們應兩個判據兼顧。由能量判據(以焓變為基礎)和熵判據組合成的復合判據將更適合于所有的反應過程。4、過程的自發性只能用于判斷過程的方向,不能確定過程是否一定會發生和過程發生的速率。如教材P35中間舉的鋼制器件、裝在不同地方的氣體等例子。5、在討論過程的方向時,我們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。例如教材P35中舉到的水、石灰石分解、石墨轉化為金剛石的例子。
6、反應的自發性也受外界條件的影響。如石灰石分解,常溫下是非自發的,但在1273K時是自發的反應。
有關化學反應的方向的很多內容己經遠遠超出我們高中化學的要求,有志于化學研究的同學以后可以在大學再去探討,反應的方向問題言盡于此,勿再加深難度矣!
典例剖析∶例1下列過程是非自發的是∶()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、室溫下水結成冰。例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,據能量判據不能自發分解;D、碳酸鹽都不穩定,都能自發分解。DA
練習與探究1、下列說法正確的是∶()A、凡是放熱反應都是自發的,由于吸熱反應都是非自發的;B、自發反應一定是熵增大,非自發反應一定是熵減少或不變;C、自發反應在恰當條件下才能實現;D、自發反應在任何條件下都能實現。2、自發進行的反應一定是∶()A、吸熱反應;B、放熱反應;C、熵增加反應;D、熵增加或者放熱反應。CD
(續)練習3、下列說法正確的是∶()A、放熱反應一定是自發進行的反應;B、吸熱反應一定是非自發進行的;C、自發進行的反應一定容易發生;D、有些吸熱反應也能自發進行。4、250C和1.01×105Pa時,反應2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g);△
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