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1、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 ?化学反应原理的组成部分化学反应原理的组成部分2自发反应：在自发反应：在一定条件（温度、压强等）一定条件（温度、压强等）一定条件（温度、压强等）一定条件（温度、压强等）下下不不不不需外需外界帮助就能界帮助就能自动自动自动自动进行的反应，称为自发反应。进行的反应，称为自发反应。自发过程：在自发过程：在一定条件一定条件一定条件一定条件下，下，不不不不
2、借助外部力量就能借助外部力量就能 自动自动自动自动进行的过程。进行的过程。一、自发过程的定义一、自发过程的定义Company Logo自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水扩散；墨水扩散；墨水扩散；墨水扩散；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；火
3、柴棒散落等。火柴棒散落等。火柴棒散落等。火柴棒散落等。思思思思与与与与题题题题问问问问考考考考 这些生活中的现象将向何方发这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性显的自发性其中是否蕴藏了一其中是否蕴藏了一定的科学原理？定的科学原理？能量由高到低能量由高到低4下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？发进行的主要原因吗？C C3 3H H8 8(g) + 5O(g) + 5O2 2(g) = 3CO(g) = 3CO2 2(g) + 4H(g) + 4H2 2
4、O(l) O(l) H = -2217.5 kJ H = -2217.5 kJmolmol-1-12Na(s) + Cl2Na(s) + Cl2 2(g) = 2NaCl(s) (g) = 2NaCl(s) H = -822 kJ H = -822 kJmolmol-1-14Fe(s) + 3O4Fe(s) + 3O2 2(g) = Fe(g) = Fe2 2O O3 3(s)(s) H = -1648.4 kJH = -1648.4 kJmolmol-1-1H H2 2(g) + F(g) + F2 2(g) = 2HF(g)(g) = 2HF(g) H H = = -546.6 kJ -5
5、46.6 kJmolmol-1-1 放热反应使体系能量降低，能量越低越放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，稳定，H O H O 有利于反应自发进行有利于反应自发进行二、能否自发进行的判据二、能否自发进行的判据1 1、焓判据、焓判据共同特点：共同特点：H O H O 即放热反应即放热反应51 1、焓判据、焓判据反应物的总能量反应物的总能量高高生成物的总能量生成物的总能量低低放放热热反反应应HH0 0二、能否自发进行的判据二、能否自发进行的判据1 1、焓判据、焓判据思考：是不是所有自发进行的化学思考：是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的？反应都是放热的？62NH2NH4 4Cl(s)+Ba
6、(OH)Cl(s)+Ba(OH)2 28 8 H H2 2O(s)=NHO(s)=NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l) O(l) 2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2 (g)(g)(NH(NH4 4) ) 2 2COCO3 3(s) = NH(s) = NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)注意：注意：焓变只是反应能否自发进行的一个因素焓变只是反应能否自发进行的一个因素, ,但但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是
7、不全面的。全面的。思思与与察察观观考考H OH O结论：结论：H OH O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要但自发反应不一定要H OH 0 S 0 有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。【归纳与总结】【归纳与总结】自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做大，这一经验规律叫做熵增原理熵增原理熵增原理熵增原理，也就是反应方向判断的，也就是反应方向判断的熵熵熵熵判据判据判据判据101 1、同一物质气态时熵值、同一物质气态时熵值最大最大，液态，液态较小较小，固态时，固态时最小最小. .2 2
8、、固体的、固体的溶解溶解过程、墨水过程、墨水扩散扩散过程和气体过程和气体扩散扩散过程过程. .3 3、产生气体的反应产生气体的反应和和气体的物质的量增加气体的物质的量增加的反应的反应. .u导致体系熵增（导致体系熵增（S S0 0）的因素：）的因素：清清识识知知单单【练习】下列反应中，在高温下不能自发进行的是【练习】下列反应中，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(g)DS S0 0S S0 0S S0 0S S0 Com
9、pany Logo自发反应一定是熵增加的反应吗？自发反应一定是熵增加的反应吗？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) -10。C的水会自动结冰的水会自动结冰 熵变是反应能否自发进行的熵变是反应能否自发进行的一个因素一个因素, ,但不是惟一因素。但不是惟一因素。 结论：结论：S OS O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行， 自发反应不一定要自发反应不一定要S OS O12CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g)这个这个反应能否自发进行？反应能否自发进行？已知：已知： H(298K)=178.2KJmol , S(298K)=169.6Jmol-1K-1反应能否自发还与反应能否
10、自发还与温度温度有关有关13G H TS当当H0 ，S0时，时， G0 反应自发进行反应自发进行；当当H0 ，S0时，时， G 0 反应不能自发进行反应不能自发进行；当当H0 ，S0或或 H 0， S0时，时， 反应是否自发与温度有关反应是否自发与温度有关。视视学学科科野野自由能变化：自由能变化：3 3、复合判据（自由能变化）、复合判据（自由能变化）142KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g) H = - 78.03 kJmol-1 S = 494.4 Jmol-1K-1CO(g) = C(s,石墨石墨) + 1/2O2(g) H = 110.5 kJmol-1 S = - 8
11、9.36 Jmol-1K-1练习：判断下列反应能否自练习：判断下列反应能否自发进行发进行不能不能能能15 H (298K)= 178.2 kJmol-1 S (298K)= 169.6 Jmol-1K-1CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)G H TSG 0 ，能，能16化学反应进行方向的判据化学反应进行方向的判据 、能量判据、能量判据(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。2 2、熵判据：、熵判据：能量最低原理。能量最低原理。熵增原理。熵增原理。是判断化学反应进行方向的另一判据。是判断化学反应进行方向的另一判据。3 3、复合判据：
12、、复合判据：能量判据结合能量判据结合熵判据。熵判据。171自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是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。否一定会发生和过程发生的速率。 2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系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。出现相反的结果。 例如：石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。例如：石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。 例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生
13、，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。判据能解决的问题了。18【课堂达标测试】【课堂达标测试】1.1.能用能量判据判断下列过程的方向的是（能用能量判据判断下列过程的方向的是（ ）A. A. 水总是自发的由高处往低处流水总是自发的由高处往低处流B. B. 放热反应容易自发进行，吸热反应不能放热反应容易自发进行，吸热反应不能 自发进行自发进行C. C. 有序排列的火柴散落时成为无序排列有序排列的火柴散落时成为无序排列D. D. 多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱 排列的几率大排列的几率大A
14、192.2.已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式 C(金刚石金刚石、s)+O2(g)CO2(g) H H1 1395.41kJ/mol395.41kJ/mol C(石墨石墨、s)+O2(g)CO2(g) H H2 2393.51kJ/mol393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是A.A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程石墨转化成金刚石是自发进行的过程C.C.石墨比金刚石能量低石墨比金刚石能量低D.D.金刚
15、石比石墨能量低金刚石比石墨能量低A C203.3.下列说法中，正确的是（下列说法中，正确的是（ ）A.A.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是 熵减小或不变熵减小或不变B.B.自发反应在恰当条件下才能实现自发反应在恰当条件下才能实现C.C.自发反应在任何条件下均能实现自发反应在任何条件下均能实现D.D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同B214、在在电子工子工业中清洗硅片上的中清洗硅片上的SiO2(s)的反的反应是：是： SiO2(s)4HF(aq) = SiF4(g)2H2O(g) H(298.15 K)94.0 kJ/mol S(298.15 K)75.8 J/(molK)设H和和S不随温度而不随温度而变化化，试求此反求此反应自自发进行行的温度条件。的温度条件。G H TS 0 22
