高中化学 2.4《化学反应进行的方向》课件1 新人教版选修4
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1、第二章 化学反应速率和化学平衡,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, ?,化学反应原理的组成部分,自然界中水总是从高处往低处流; 正电荷是从电势高的地方向电势低的地方流动; 室温下冰块自动融化; 墨水扩散; 食盐溶解于水; 火柴棒散落等。,这些生活中的现象将向何方发展,我们非常清楚,因为它们有明显的自发性其中是否蕴藏了一定的科学原理?,自然界中水总是从高处往低处流; 墨水扩散,食盐溶解于水,1、生活中的自发过程, 生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动.,生活中一般在室温下,冰块会融化;铁器暴露在潮湿空气中会生锈;
2、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。,那么我们该如何判断一个过程,一个反应能否自发进行呢?一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢?,以上过程的反方向都不会自发进行 ?,1.自发过程:在一定条件下不需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,具有做功的本领。要逆转必须借助外界做功。 2.非自发过程 :在一定条件下,需要持续借助人为作用力才能进行的过程。 3. 自发反应:在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应.,自发反应是从属于自发过程的,是属于自发过程的一部分。,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
3、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。,(4)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。,(5)反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的,但在1273K时,这一反应就是自发的反应。,下列反应在一定条
4、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? C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5 kJmol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJmol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJmol-1 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJmol-1,共同特点:H O 即放热反应,放热反应使体系能量降低,能量越低越稳定,H O 有利于反应自发进行,1、能量判据(焓判据),反应物的总能量高,生成物的总能量低,放热
5、反应,H0,化学反应进行方向的判据,日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律能量判据(焓判据)自发过程体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外做功或者释放热量即H 0)。,思考:是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的?,结论:H O有利于反应自发进行, 但自发反应不一定要H O,2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l),焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。,H O,2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3
6、(g),墨水滴入水中,气体的扩散,固体的溶解,火柴的散落,一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样? 如果没有法律的制约,世界会怎样? 下课铃一响教室里会怎样? 你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗?,有序,混乱,克劳修斯 (德国),熵,S,由有序变为无序,为了解释这样一类与能量状态的高低无关 的过程的自发性,提出了在自然界还存在 着另一种能够推动体系变化的因素熵,反应熵变与反应方向,1、在密闭条件下,体系由有序自发地转变为无序的倾向称为熵。 2、符号用S表示。 3、熵值越大,体系混乱度越大。,二、熵判据,1、同一物质气态时熵值最大,液态较小,固态时最小。 S(g)S(l)S(s)。 2、固体的溶解
7、过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应。,导致混乱度增加的一些因素,反应熵变与反应方向,二、熵判据,与有序体系相比,无序体系“更加稳定”可以采取更多的存在方式。由大量粒子组成的体系中,用熵来描述体系的混乱程度。,4、熵变和熵增原理,(1)熵变(S)反应的熵变为产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应,在一定条件下具有确定的熵变。 (2)表达式:S =S(生成物) S (反应物) 产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值( S 0),为熵增加的反应。许多熵增反应在常温常压下能自发进行,有些在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下则能自发
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