化學(xué)反應(yīng)的方向和判斷依據(jù)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1化學(xué)反應(yīng)的方向和判斷依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的方向和判斷依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)NaNa投入投入H H2 2O O中中鐵生銹鐵生銹第1頁(yè)/共27頁(yè)第2頁(yè)/共27頁(yè) 高處水向低處流是一個(gè)可自動(dòng)進(jìn)行高處水向低處流是一個(gè)可自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程，那么低處水可以流至高處嗎的過(guò)程，那么低處水可以流至高處嗎？ 在在“低水高流低水高流”的過(guò)程中一旦外的過(guò)程中一旦外界停止做功，該過(guò)程還能繼續(xù)進(jìn)行界停止做功，該過(guò)程還能繼續(xù)進(jìn)行下去嗎？下去嗎？思考與交流思考與交流第3頁(yè)/共27頁(yè)自發(fā)過(guò)程：自發(fā)過(guò)程：在在一定一定條條件件下，下，不需要外力不需要外力作作用用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程；就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程；非自發(fā)過(guò)程：非自

2、發(fā)過(guò)程：在在一定條件一定條件下，下，需要外力幫需要外力幫助才能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。助才能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。 請(qǐng)盡可能多地列舉你熟知的自發(fā)過(guò)程。請(qǐng)盡可能多地列舉你熟知的自發(fā)過(guò)程。 交流與討論交流與討論第4頁(yè)/共27頁(yè)一一 自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng): :在一定溫度和壓強(qiáng)下，無(wú)在一定溫度和壓強(qiáng)下，無(wú)需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，我們需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，我們稱(chēng)之為自發(fā)反應(yīng)。稱(chēng)之為自發(fā)反應(yīng)。一定溫度一定溫度T T和壓強(qiáng)和壓強(qiáng)P P的目的：的目的：引發(fā)反應(yīng)；引發(fā)反應(yīng)；外界幫助外界幫助指指:通通電、光電、光照等；照等；第5頁(yè)/共27頁(yè)以上自發(fā)反應(yīng)的共同點(diǎn)以上自發(fā)反應(yīng)的共同點(diǎn)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)H H0 0 自然界中的許多自

3、發(fā)過(guò)程，無(wú)論是自然界中的許多自發(fā)過(guò)程，無(wú)論是物理過(guò)程還是化學(xué)過(guò)程，都有由能量較物理過(guò)程還是化學(xué)過(guò)程，都有由能量較高狀態(tài)向能量較低狀態(tài)轉(zhuǎn)化的傾向。高狀態(tài)向能量較低狀態(tài)轉(zhuǎn)化的傾向。（能量越低越穩(wěn)定）（能量越低越穩(wěn)定）高能態(tài)高能態(tài)低能態(tài)低能態(tài)+能量能量化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的方向第6頁(yè)/共27頁(yè)能量判據(jù)能量判據(jù)（焓判據(jù)）（焓判據(jù)） 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，放熱反應(yīng)就是一個(gè)由對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，放熱反應(yīng)就是一個(gè)由高能態(tài)向低能態(tài)變化的過(guò)程，因此，絕大多高能態(tài)向低能態(tài)變化的過(guò)程，因此，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行，且反應(yīng)放出的熱數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得越多，反應(yīng)越完全量越多，體

4、系能量降低得越多，反應(yīng)越完全。 所以所以H H0 0 的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一。一?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的方向第7頁(yè)/共27頁(yè)二二 判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)1 1 焓判據(jù)：焓判據(jù)：自發(fā)反應(yīng)有趨向于使體系的能量降低的傾向自發(fā)反應(yīng)有趨向于使體系的能量降低的傾向。即即 H H0 0 的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。且且HH數(shù)值越大，越有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。數(shù)值越大，越有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。交流與討論交流與討論 “只有放熱反應(yīng)才可以自發(fā)進(jìn)行，吸熱只有放熱反應(yīng)才可以

5、自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行”，你同意這種觀點(diǎn)嗎？，你同意這種觀點(diǎn)嗎？ 化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的方向第8頁(yè)/共27頁(yè)判斷下列過(guò)程中能量的變化情況：判斷下列過(guò)程中能量的變化情況：吸熱 請(qǐng)觀察：這些物質(zhì)的規(guī)則性、微粒間無(wú)規(guī)請(qǐng)觀察：這些物質(zhì)的規(guī)則性、微粒間無(wú)規(guī)則排列程度有沒(méi)有改變呢？如何改變？則排列程度有沒(méi)有改變呢？如何改變？1 1、冰融化成水、冰融化成水2 2、NHNH4 4ClCl（s s）+Ba(OH)+Ba(OH)2 2.8H8H2 2O(s)O(s) =2NH=2NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)3 3、硝酸

6、氨溶于水、硝酸氨溶于水NHNH4 4NONO3 3(s) NH(s) NH4 4+ +(aq) + NO(aq) + NO3 3- -(aq)(aq)體系的混體系的混亂度增大亂度增大第9頁(yè)/共27頁(yè)熵熵：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量，符號(hào)：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量，符號(hào)：S S 除熱效應(yīng)外，決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的除熱效應(yīng)外，決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一個(gè)因素是另一個(gè)因素是體系的混亂度體系的混亂度（微粒間無(wú)規(guī)則排微粒間無(wú)規(guī)則排列程度列程度）。大多數(shù)自發(fā)過(guò)程有趨向于體系混亂度大多數(shù)自發(fā)過(guò)程有趨向于體系混亂度增大的傾向增大的傾向. .第10頁(yè)/共27頁(yè)熵變：反應(yīng)前后體系熵的變化。熵變：反應(yīng)前后

7、體系熵的變化。符號(hào)：符號(hào)：SS S0 S0 ：體系的混亂度增大；：體系的混亂度增大；S0 S0 S0 的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向. .且且SS越大，越有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。越大，越有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。S=S（產(chǎn)物）（產(chǎn)物）S（反應(yīng)物）（反應(yīng)物）第11頁(yè)/共27頁(yè) 根據(jù)你已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)你已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，判斷下列過(guò)程的判斷下列過(guò)程的熵變大于零還是小于零。熵變大于零還是小于零。H H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g)O(g)NaOHNaOH（s s）=Na=Na+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)(aq) CaCOCaCO3 3(

8、s) = CaO(s) + CO(s) = CaO(s) + CO2 2(g)(g) 高溫N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2（g g）2NH2NH3 3(g)(g)問(wèn)題解決問(wèn)題解決S0S0S0S0S0S0S0S0還是還是0S0S0S0檢測(cè)練習(xí)檢測(cè)練習(xí):第15頁(yè)/共27頁(yè)小結(jié)： 綜上所述綜上所述, ,體系能量降低體系能量降低和和混亂度增加混亂度增加都都有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向, ,即即焓變焓變和和熵變熵變共共同制約著化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。同制約著化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。 要正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行要正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行, ,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變必須

9、綜合考慮反應(yīng)的焓變H H和熵變和熵變S S。第16頁(yè)/共27頁(yè) 體系自由能變化（體系自由能變化（ G G ）綜合考慮了焓變和熵）綜合考慮了焓變和熵變對(duì)反應(yīng)體系的影響：變對(duì)反應(yīng)體系的影響： G G = = H-TH-T S S（為熱力為熱力學(xué)溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用學(xué)溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用G G判斷判斷化學(xué)反應(yīng)在該狀況時(shí)自發(fā)進(jìn)行的方向顯得更為科學(xué)化學(xué)反應(yīng)在該狀況時(shí)自發(fā)進(jìn)行的方向顯得更為科學(xué)。 0 0 ，一定能自發(fā)進(jìn)行，一定能自發(fā)進(jìn)行G = G = H HT TS S 0 0 ，達(dá)到平衡狀態(tài)，達(dá)到平衡狀態(tài) 0 0 ，一定不能自發(fā)進(jìn)行，一定不能自發(fā)進(jìn)行 第17頁(yè)/共27頁(yè)例

10、題：已知例題：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，H（298K）=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該反應(yīng)在常溫能否自發(fā)進(jìn)行，在什么溫請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該反應(yīng)在常溫能否自發(fā)進(jìn)行，在什么溫度下能自發(fā)進(jìn)行。度下能自發(fā)進(jìn)行。常溫下：常溫下： G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jmol-1K-110-3 =127.7kJmol-1所以，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。所以，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。若要讓該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則若要讓該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則G0，設(shè)溫度為，設(shè)溫度為T(mén)，代入，代入公式，求得公式，求得T=1051K所以，該反應(yīng)在所以，該

11、反應(yīng)在1051K以上能自發(fā)進(jìn)行。以上能自發(fā)進(jìn)行。第18頁(yè)/共27頁(yè)焓變焓變熵變熵變化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行進(jìn)行 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0一定自發(fā)一定自發(fā)一定非自發(fā)一定非自發(fā)低溫自發(fā)低溫自發(fā)高溫自發(fā)高溫自發(fā)G = G = H HT TS SNH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) 低溫可行低溫可行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)高溫可行高溫可行第19頁(yè)/共27頁(yè) 汽車(chē)尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃汽車(chē)尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城燒不完全所產(chǎn)

12、生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車(chē)尾氣造成市的重要大氣污染物，為了減輕汽車(chē)尾氣造成的大氣污染的大氣污染,有人提出通過(guò)有人提出通過(guò)2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 來(lái)處理來(lái)處理汽車(chē)尾氣。汽車(chē)尾氣。已知室溫（已知室溫（298K、101KPa）下：）下：H = - 113.0 KJmol-1S = -143.5 Jmol-1K-1第20頁(yè)/共27頁(yè)思考：如何加快反應(yīng)速率思考：如何加快反應(yīng)速率？一種汽車(chē)尾一種汽車(chē)尾氣凈化器。氣凈化器。H-TH-TS = - 69.68 KJS = - 69.68 KJmolmol-1-1 0, 0,因此，室溫

13、下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。第21頁(yè)/共27頁(yè)1 1、實(shí)驗(yàn)證明，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)證明，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對(duì)此說(shuō)法的理解的敘述中，正確的是（。對(duì)此說(shuō)法的理解的敘述中，正確的是（ ）A A、所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的、所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的B B、所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的、所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的C C、焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素、焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素D D、焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的判據(jù)、焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的判據(jù)2 2、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（ ）A A、吸熱

14、反應(yīng)、吸熱反應(yīng) B B、放熱反應(yīng)、放熱反應(yīng) C C、熵增加反應(yīng)、熵增加反應(yīng) D D、熵增加或者放熱反應(yīng)、熵增加或者放熱反應(yīng)D DC C課堂練習(xí)課堂練習(xí)第22頁(yè)/共27頁(yè)3 3、2525和和10105 5PaPa時(shí)，反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)2N2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2，自發(fā)，自發(fā)進(jìn)行的原因是（進(jìn)行的原因是（ ）A A、是吸熱反應(yīng)、是吸熱反應(yīng) B B、是放熱反應(yīng)、是放熱反應(yīng)C C、是熵減小的反應(yīng)、是熵減小的反應(yīng) D D、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)4 4、某反應(yīng)其、某反應(yīng)其H=-122kJ/molH=-122kJ/mol， S=-231J

15、S=-231J. .molmol-1.-1.K K-1-1，則，則此反應(yīng)在下列哪些情況下可自發(fā)進(jìn)行（此反應(yīng)在下列哪些情況下可自發(fā)進(jìn)行（ ）A A、在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行、在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B B、在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行、在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行C C、僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行、僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行D D、僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行、僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行D DD D第23頁(yè)/共27頁(yè)5下列說(shuō)法不正確的是下列說(shuō)法不正確的是A. 焓變是個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多焓變是個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。B. 在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵

16、值，其體系在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。的混亂程度越大，熵值越大。C. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱吸熱D. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)影響有關(guān)C檢測(cè)練習(xí)檢測(cè)練習(xí):第24頁(yè)/共27頁(yè)1 1反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能，不能確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。例如確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是焓變判斷和熵變時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是焓變判斷和熵變判斷能解決的問(wèn)題了。判斷能解決的問(wèn)題了。注意注意2在討論過(guò)程的