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1、专题专题2化学反应速率与化学平衡化学反应的方向化学反应的方向第二单元 化学反应的方向和限度学习要求学习要求1 1、理解能量判据、熵的概念、理解能量判据、熵的概念2 2、利用焓变判据判断反应进行的、利用焓变判据判断反应进行的方向方向3 3、利用熵变判断反应进行的方向、利用熵变判断反应进行的方向吸收能量吸收能量释放能量释放能量自发过程（反应）：自发过程（反应）：在一定条件下，不需要外界在一定条件下，不需要外界作业就能自动进行的过程（反应）；但开始反应作业就能自动进行的过程（反应）；但开始反应可能需要一定的条件。可能需要一定的条件。共同点共同点放热反应放热反应 H0结论：结论： 放热有利于反应自发。
2、（焓判据）放热有利于反应自发。（焓判据）吸能吸能 有些自发过程与物质的能量高低无关，有的虽有些自发过程与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但焓判据却无法解释清楚，例如与能量高低有关，但焓判据却无法解释清楚，例如上述两事实。那么制约化学反应能否自发进行的因上述两事实。那么制约化学反应能否自发进行的因素还有素还有H2O2O2 H2既不吸热也不放热的自既不吸热也不放热的自发过程发过程从火柴盒中取出全部火柴梗，整齐拿在手中，从高从火柴盒中取出全部火柴梗，整齐拿在手中，从高处同时放开使其落入水槽中，观察现象。处同时放开使其落入水槽中，观察现象。 除了能量降低，自发过程还有从有序除了能量降低，自发
3、过程还有从有序到无序的趋势。到无序的趋势。判断下列过程中能量的变化情况：判断下列过程中能量的变化情况：1 1、冰、冰液态水液态水水蒸气水蒸气2 2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水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均均为为吸吸能能，更更无无序序的的过过程程。混乱度：混乱度：混乱度的增加混乱度的增加, ,则体系变得更加无序则体系变得更加无序混乱度与熵混乱度与熵熵：熵：符号为符号为S S，
4、热力学上用来表示混乱度的大小的物理量。热力学上用来表示混乱度的大小的物理量。体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。就越大。熵变熵变S S：S=SS=S产物产物S S反应物反应物0 0 熵增熵增 0S0有利于反应自发。有利于反应自发。一、反应自发的能量判据一、反应自发的能量判据能量判据能量判据( (焓判据焓判据) )：体系有自发从高能态变体系有自发从高能态变为低能态的趋势为低能态的趋势( (这时体系会对外部这时体系会对外部做功做功或或释放热量释放热量) )。能量判据，能量判据，即即HH0 0有利于反应自发。有利于反应自发。二、反应自发的熵判据二、反应自发
5、的熵判据熵判据：熵判据： 体系有自发从有序到无序的趋势。即体系有自发从有序到无序的趋势。即熵增（熵增（ S0 ）有利于自发，是判）有利于自发，是判断化学反应方向的另一判据断化学反应方向的另一判据。熵增规律：熵增规律：1 1、s l gs l g2 2、气体物质的量增加、气体物质的量增加3 3、晶体变为非晶体、晶体变为非晶体小结小结分析刚才两个自发过程的熵值变化：分析刚才两个自发过程的熵值变化：1 1、冰、冰液态水液态水水蒸气水蒸气2 2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水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
6、 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AC练习练习1化学反应自发进行的方向化学反应自发进行的方向2 2、体系的混乱度趋于增加、体系的混乱度趋于增加1 1、体系具有的能量趋于降低、体系具有的能量趋于降低 H H( (焓变焓变) ) S S( (熵变熵变)0)0焓焓( (H H) )判据判据熵熵( (S S) )判据判据放热反应放热反应焓变焓变熵变熵变化学反应能否自发进行化学反应能否自发进行一定自发进行一定自发
7、进行一定不自发进行一定不自发进行不能定性判断不能定性判断不能定性判断不能定性判断 H H00 H H000 H H00 S S00 S S00 S S00 S S00熵增原理熵增原理00本堂总结本堂总结注意：焓变、熵变只用于判断过程的方向，不能注意：焓变、熵变只用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定发生和过程的速率。确定过程是否一定发生和过程的速率。是否自发与是否自发与温度有关温度有关知道了某过程有自发性之后知道了某过程有自发性之后，则则A.A.可判断出过程的方向可判断出过程的方向B.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.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
8、D.D.可判断过程的热效应可判断过程的热效应练习练习2 2A A？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、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。体，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，根据能量判据、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解不能自发分解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。A1、CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO22、NH3(气气
9、)+HCl(气气) =NH4Cl(固固) 3、2H2(气气)+O2(气气) =2H2O(液液) ， ， 实例分析实例分析请结合信息中请结合信息中 G= H-T S，分析下列反，分析下列反应在恒温、恒压下能否自发进行。应在恒温、恒压下能否自发进行。信息：信息：体系自由能变化（体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：和熵变对反应体系的影响： G= H-T S（为为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用热力学温度，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显得判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当更为科学（当 G 0
10、时可自发进行）。时可自发进行）。请阅读所给信息，然后回答问题请阅读所给信息，然后回答问题反应在该状况下能反应在该状况下能否自发进行否自发进行自发进行自发进行不自发进行不自发进行低温时低温时,高温时高温时低温时低温时,高温时高温时低温不自发低温不自发,高温自发高温自发低温自发低温自发,高温不自发高温不自发 H 练习练习4下列反应中，在高温下不能自发进行的是下列反应中，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(s)D熵减熵减熵增熵
11、增熵增熵增熵增熵增 思思考考11、发发生生复复分分解解反反应应的的条条件件之之一一是是生生成成气气体体，试试利利用用前前面面所所学学知知识识加以解释。加以解释。 2 2、已已知知2 2CO(g) CO(g) = = 2C 2C (s)+ (s)+ O O2 2(g)(g)是是吸吸热热反反应应，也也是是熵熵减减反反应应。有有人人曾曾提提出出可可通通过过热热分分解解法法消消除除COCO对对空空气气的的污污染，你认为这一建议可行吗？染，你认为这一建议可行吗？结束语结束语： 能量判椐和熵判椐做出的复能量判椐和熵判椐做出的复合判椐更适合于所有过程，这些合判椐更适合于所有过程，这些内容已远远超出初等化学的要求，内容已远远超出初等化学的要求，无法用有限的篇幅来阐述、说明，无法用有限的篇幅来阐述、说明，只能给同学们留下言犹未尽的遗只能给同学们留下言犹未尽的遗憾，希望同学们通过大学课程进憾，希望同学们通过大学课程进一步学习。一步学习。CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 盐酸滴加到石灰石上盐酸滴加到石灰石上二氧化碳气体通入氯化钙溶液中二氧化碳气体通入氯化钙溶液中
