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1、研究化学反应进行的快慢研究化学反应进行的程度化学平衡问题化学平衡问题研究化学反应能否发生的问题-化学反应进行的方化学反应进行的方向向化学反应速率问题化学反应速率问题第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向复分解反应向着生成气体、沉向着生成气体、沉淀或水的方向自发淀或水的方向自发进行进行氧化还原反应氧化还原反应向着由强制弱的向着由强制弱的方向自发进行方向自发进行Fe+CuSO4=FeSO4+CuCaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3我们熟悉的反应我们熟悉的反应自发反应自发反应 在一定温度、压强下，不借助（光、电能等）
2、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外部力量就能进行，或具有发生的可能性的的反应。的反应。pdC C6 6H H1212OO6 6+6O+6O2 2=6CO=6CO2 2+6H+6H2 2OO2H2H2 2O=2HO=2H2 2+O+O2 2通电通电6CO6CO2 2+6H+6H2 2O=CO=C6 6H H1212OO6 6+6O+6O2 2 光光 2H2+O2=2H2O 观察下列反应，获得初步结论：决定反应能否观察下列反应，获得初步结论：决定反应能否自发进行的因素是自发进行的因素是 。反应反应焓变焓变(KJ/mol)是否是否自发自发4Fe(OH)2
3、(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)-444.3自发自发2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)-241.8自发自发H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)-92.3自发自发H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)-57.3自发自发CO(g)=C(s)+1/2O2(g)+110.5非自发非自发C(石墨石墨)=C(金刚石金刚石)+1.9非自发非自发 大量实验证明，放热反应在常温常压下大量实验证明，放热反应在常温常压下是自发的，是自发的，放热放热是有利于是有利于反应自发反应自发的一种因素。的一种因素。焓判据（能量判据）反应物的总能量反应物的总能量高高放放热热反反应应H0生成
4、物的总能量生成物的总能量低低焓判据焓判据(H)单位（单位（KJmol-1）放热反应容易自发进行放热反应容易自发进行体系的能量趋于降低体系的能量趋于降低 我们前面学到我们前面学到H0的吸热反应则不能的吸热反应则不能自发进行，你同意这个观点吗自发进行，你同意这个观点吗?你的结论又是什么深入思考深入思考 观察下列反应，修订你的结论：观察下列反应，修订你的结论：。反应反应焓变焓变(KJ/mol)是否是否自发自发NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)+37.30 自发自发2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=BaCl2(s)+2NH3(g
5、)+2H2O(l)0 自发自发（2）有）有不少吸热过程也能自发不少吸热过程也能自发进行进行1.H 0有利于反应自发进行，有利于反应自发进行，自发反应自发反应不一定要不一定要H 0自发自发2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)0自发自发NaOH(s)=Na+OH-0自发自发一盒火柴棒落地散乱一盒火柴棒落地散乱气气体体的的扩扩散散一滴墨水在清水里扩散一滴墨水在清水里扩散固固体体的的溶溶解解以上变化的共同之处是什么呢以上变化的共同之处是什么呢?由由“有序有序”变为变为“无序无序”混乱度增加混乱度增加克劳修斯克劳修斯（德国）（德国）用来描述大量粒子组
6、成体系混用来描述大量粒子组成体系混乱度的物理量。乱度的物理量。提出提出单位：单位：Jmol-1K-1符号：符号：S 在与外界隔离的体系中，自在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即发过程将导致体系的熵增大，即熵变熵变大于零大于零-熵增原理熵增原理体系的混乱度趋于增加体系的混乱度趋于增加 S S(熵变熵变)=S)=S生成物生成物-S-S反应物反应物00熵熵(S)判据判据熵增原理熵增原理标准状况下：标准状况下：1mol不同物质的熵不同物质的熵S(Jmol-1K-1)CHCH4 4OO2 2COCO2 2H H2 2NHNH3 3186.15186.15205.03205.0321421
7、4130130192192H H2 2O(l)O(l)HNOHNO3 3(l)(l)BrBr2 2(l)(l)69.969.9156156152152NaClNaClFeFe金刚石金刚石金刚石金刚石SiOSiO2 2CuOCuO72.172.127.327.32.42.441.8441.8442.742.769.9Jmol69.9Jmol-1-1K K-1-147.9Jmol47.9Jmol-1-1K K-1-1188.7Jmol188.7Jmol-1-1K K-1-1H2O S(g)S(l)S(s)熵值的大小判断 气态液态固态与物质的量成正比 在在-10时熵值较大的液态水会自发地凝时熵值较大
8、的液态水会自发地凝结成熵值较小的固态水结成熵值较小的固态水在一定温度和压强下，化学反应一定在一定温度和压强下，化学反应一定不能向着熵减少的方向自发进行吗？不能向着熵减少的方向自发进行吗？交流研讨S不是化学反应自发性唯一的判据不是化学反应自发性唯一的判据 在等温、等压下：在等温、等压下：G=H-TS 上式称为吉布斯一赫姆霍兹公式，从中上式称为吉布斯一赫姆霍兹公式，从中我们看到，我们看到，G(自由能变化自由能变化)中包含中包含H(焓变焓变)和和S(熵变熵变)两种因素的影响。两种因素的影响。美国物理化学家吉布斯美国物理化学家吉布斯（等温、等压下化学反应方向的判据）（等温、等压下化学反应方向的判据）自
9、由能与焓和熵之间的关系自由能与焓和熵之间的关系 G=H-TS G=H G=H T S T S 当当 G 0 G 0 G 0时，反应不自发时，反应不自发 当当 G=0 G=0时，平衡状态时，平衡状态复合判据（自由能变化）复合判据（自由能变化）在一定温度和压强下，化学反应向着在一定温度和压强下，化学反应向着吉布斯自由能降低吉布斯自由能降低的方向自发进行的方向自发进行根据公式根据公式 G=H T S回答以下问题回答以下问题焓变焓变熵变熵变化学反化学反应应能否自能否自发进发进行行 H H0 0 S S0 0 H H0 0S0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0任何温度都自发进行不能
10、不能自发进行较低温度时自发进行较低温度时自发进行高温时自发进行高温时自发进行(1)很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。个判据兼顾。由能量判据由能量判据(以焓变为基础以焓变为基础)和熵判据和熵判据组合成的组合成的复合判据复合判据(吉布斯自由能变吉布斯自由能变G)将更将更适合适合于于所有的过程所有的过程。(2)(2)过程的自发性只能过程的自发性只能用于判断过程的方向用于判断过程的方向，不能，不能确定过程确定过程是否一定会发生和过程发生的速率是否一定会发生和
11、过程发生的速率。例如:涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。注意：注意：(3)(3)在讨论过程的方向时，指的是没有外在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质界干扰时体系的性质。如果允许外界对。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。结果。如：如：水泵可以把水从低水位升至高水位；用水泵可以把水从低水位升至高水位；用高温可使石灰石分解；高温可使石灰石分解；高温高压石墨转高温高压石墨转化为金刚石的例子，化为金刚石的例子，实现后者的先决条实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，件是要向体系中输入能
12、量，该过程的本该过程的本质仍然是非自发性的。质仍然是非自发性的。1、N2+3H2=2NH3 2、2C+O2=2CO3、CaCO3=CaO+CO2S0S0S0一.判断下列反应熵变大小：二.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(石墨，s)+O2（g）=CO2（g）H H=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/molC(金刚石，s)+O2（g）=CO2（g）H H=-395.4kJ/mol=-395.4kJ/mol关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（）A.A.石墨转化为金刚石是自发进行的过程石墨转化为金刚石是自发进行的过程B.B.
13、金刚石转化为石墨是自发进行的过程金刚石转化为石墨是自发进行的过程C.C.石墨比金刚石能量低石墨比金刚石能量低D.D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低BC三三.下列反应中，下列反应中，S最大的是最大的是()A.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)B.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)D.CuSO4(s)+5H2O(l)CuSO45H2O(s)A四四.下列说法完全正确的是下列说法完全正确的是()A.放热反应均是自发反应放热反应均是自发反应 B.S为正值的反应均是自发反应为正值的反应均是自发反应 C.物质的量增加的反应，物质的量增加的反应，S为正值为正值 D.如果如果H和和S均为正值，当温度升高时，反应可能均为正值，当温度升高时，反应可能自发进行自发进行五五.某反应某反应AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为应为()A.H 0 B.H 0，S 0，S 0 D.H 0，S 0DC谢谢