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1、第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向2021/8/11 星期三1化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡?2021/8/11 星期三2生活中的自发过程生活中的自发过程(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；自动从低处往高处流；(2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。程都是自发的，其逆过程就是非自发的。这些生活中的现象将向何方发展，我这些生活中的现象将向何方发展，我
2、们非常清楚，因为它们有明显的自发性们非常清楚，因为它们有明显的自发性其中是否蕴藏了一定的科学原理？其中是否蕴藏了一定的科学原理？2021/8/11 星期三3化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程(1)甲烷燃烧：甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=802.3 kJ/mol(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=571.6 kJ/mol共同点共同点?E反反 E生生,H0放热反应放热反应2021/8/11 星期三4一、自发过程
3、与焓判据一、自发过程与焓判据1 1、自发过程：、自发过程：在一定条件下不需要外力作在一定条件下不需要外力作用就可以自动进行的自发过程。用就可以自动进行的自发过程。共同特点：体系趋向于从高能状态共同特点：体系趋向于从高能状态转变转变为低能状态。为低能状态。2 2、焓判据：、焓判据：自发过程的体系取向于从高能自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态状态转变为低能状态(这时体系会对外部做这时体系会对外部做功或释放热量功或释放热量)，这一经验规律就是，这一经验规律就是焓判据焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。是判断化学反应进行方向的判据之一。2021/8/11 星期三5练习练习1已知金刚石和
4、石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：C(金刚石、s)+O2(g)CO2(g)H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g)CO2(g)H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程C.石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低A C2021/8/11 星期三6练习练习2知道了某过程有自发性之后，则知道了某过程有自发性之后，则A.可判断出过程的方向可判断出过程的方向B.可确定过程是否一定会发生可确定过程是否一定会发生C.可预测过程发生完成的快慢可预测过程发生完成的快慢D.可判断过程的热效应可判
5、断过程的热效应A2021/8/11 星期三7 有些过程也是自发的，这当中有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，无法解释清楚，例如：例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行，无两种理想气体的混合可顺利自发进行，无须借助外力。须借助外力。N2O5分解：分解：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/mol碳铵的分解：碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/mol自发进行的吸热反应自发进行的吸热反应202
6、1/8/11 星期三8二、熵、二、熵、熵增原理、熵增原理、熵判据熵判据1熵：熵：在密闭条件下，体系有由在密闭条件下，体系有由有序有序自自发地转变为发地转变为无序无序的倾向，这种推动体系变的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。化的因素称作熵。2、熵判据：、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做叫做熵增原理熵增原理。是在用来判断化学反应方。是在用来判断化学反应方向时就称为向时就称为熵判据熵判据。3同一物质在不同状态时熵值大小：同一物质在不同状态时熵值大小：在在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。气态
7、时熵最大，液态时次之，固态时最小。体系混乱度有增体系混乱度有增加的倾向加的倾向2021/8/11 星期三9三、焓判据和熵判据的应用三、焓判据和熵判据的应用焓判据中，自发过程取向于焓判据中，自发过程取向于最低能量最低能量状状态的倾向。态的倾向。熵判据中，自发过程取向于熵判据中，自发过程取向于最大混乱度最大混乱度的倾向。的倾向。很多情况下，简单地只用其中一个判据很多情况下，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判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由焓判据和熵判果，所以应两个判据兼顾。由焓判据和熵判据组合成的据组合成的复合判据复合判据将更适合于所有的过
8、程。将更适合于所有的过程。2021/8/11 星期三10练习练习3碳铵碳铵(NH4)2CO3 在室温下就能自发地分在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是解产生氨气，对其说法中正确的是A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据焓判据不、碳铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发分解能自发分解D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。AC2021/8/11 星期三11练习练习4下列反应中，在高温下不能自发进行的是下列
9、反应中，在高温下不能自发进行的是D.CO(g)C(s)1/2O2B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)D熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增2021/8/11 星期三121过程的自发性只能用于判断过程的方向，过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。速率。例如：金刚石有向石墨转化的倾向，例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和
10、熵判据能解决的问题成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。了。注意注意2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。如果允许外界对体界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如：石墨经高温高压还是可以变为金刚例如：石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。石的。2021/8/11 星期三13小结小结一、化学反应进行方向的判据一、化学反应进行方向的判据1焓判据焓判据2熵判据熵判据二、理解熵的含义和熵的变化二、理解熵的含义和熵的变化1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等等2021/8/11 星期三142、吸热的自发过程应为熵增加的过程，、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。如两种理想气体的混合等。2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16