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1、第二章 化学反应速率和化学平衡,2020年8月15日星期六,第四节 化学反应进行的方向,化学反应进行的快慢,化学反应的限度,化学反应进行的方向,化学反应速率,化学平衡, ?,一、自发过程和自发反应,1、自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。,自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。,2、自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。,1、生活中的自发过程,(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；,(2)生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向也不会自动进行；,(3)生活中一般在
2、室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。,2、放热的自发反应,(1)甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-802.3 kJ/mol,(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol,(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol,3、吸热的自发过程,(1)室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。,(2)N2O5分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56
3、.7 kJ/mol,(3) 碳铵的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol,4、既不吸热也不放热的自发过程,两种理想气体的混合等,说明：(1)自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。 (2)自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器 ，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。 (3)非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。,二、化学反应进行方向的判据,1、
4、能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。,2、熵判据：自发过程的本质取向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是反应方向判断的熵判据。,(2)在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。 熵越大，排列越无序,(3)同一物质，Sg Sl Ss。,说明：(1)自发过程取向于最低能量状态的倾向(即能量判据)；自发过程取向于最大混乱度的倾向(即熵判据)。,(4)结构相似的同一类型的物质，M越大，S越大。,(5)相对分子质量相同的不同物质，结构越大， S越大。,物质的
5、混乱度趋于增加,物质具有的能量趋于降低,H(焓变),S(熵变)0,放热反应,自发进行,不自发进行,不能定性判断,不能定性判断,H0,H0,H0,H0,S0,S0,S0,S0,熵增原理,0,3、能量判据和熵判据的应用,判断反应进行的方向,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，所以应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变G)将更适合于所有的过程。,信息：体系吉布斯自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响： G= H-TS（为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用G判断化学反应在该状况时自发进行的方向
6、显得更为科学（当G 0时可自发进行）。,请阅读所给信息，然后回答问题,自发进行,不自发进行,低温时,高温时,低温时,高温时,低温不自发,高温自发,低温自发,高温不自发,H,在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如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。实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。,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速率。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。,例1：下列过程是非自发性
7、的是( ) A、水由高处向低处流 B、天然气的燃烧 C、铁在潮湿空气中生锈 D、室温下水结成冰,例2：碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，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，使体系的熵增大。 B、碳铵分解是因为外界给予了能量 C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。,D,A,例3：下列说法正确的是( ) A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是 非自发性的。 B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵 减小或不变 C、自发反应在恰当条件下才能实现。 D、自发反应在任何条件下都能实现。,C,例4：知
8、道了某过程有自发性之后，则( ) 可判断出过程的方向 可确定过程是否一定会发生 可预测过程发生完成的快慢 可判断过程的热效应,A,例题5：已知金刚石和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 C,例题6：下列反应中，在高温下不能自发进行的是,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(s),D,熵减,熵增,熵增,熵增,
