《高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向課件 新人教版選修4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向課件 新人教版選修4.ppt（55頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

成才之路化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索,人教版選修④,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡,第二章,第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向,第二章,小時(shí)候在玩玩具時(shí)，你是否有將所有玩具到處亂丟，使其亂七八糟的行為呢？就像“水往低處流”一樣，化學(xué)反應(yīng)也存在內(nèi)能降低(焓減小)，混亂度增大(熵增加)的趨勢。,未涂防銹漆的鋼制器件會(huì)生銹、香水會(huì)擴(kuò)散到空氣中等，這些都是不用借助外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過程；用水泵把水從低水位升至高水位，高溫高壓可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，這些是必須在外界對(duì)體系施加某種作用時(shí)才能實(shí)現(xiàn)的過程?；瘜W(xué)反應(yīng)為什么有的能夠自發(fā)進(jìn)行，不需要借助外力，而有些反應(yīng)或過程需要在特定條件下才能進(jìn)行呢？請(qǐng)讓我們一起走進(jìn)教材第四節(jié)：化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。,●新知導(dǎo)學(xué),自動(dòng)進(jìn)行,的過程,自發(fā)地,降低,焓變,混亂,混亂,S,>,>,增大,大于,增大,熵增,熵變,是否一定會(huì)發(fā)生,發(fā)生的速率,焓判據(jù),熵判據(jù),1．“自發(fā)反應(yīng)一定能自動(dòng)進(jìn)行，而非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生”，這句話對(duì)嗎？說明理由。提示：不對(duì)。某些自發(fā)反應(yīng)需在一定條件下才能自動(dòng)進(jìn)行，非自發(fā)反應(yīng)具備一定條件也能發(fā)生。如甲烷燃燒是自發(fā)反應(yīng)，但需點(diǎn)燃或加熱才能反應(yīng)；石灰石分解為氧化鈣和二氧化碳為非自發(fā)反應(yīng)，在高溫下可以發(fā)生。,●自主探究,2．是否△S＞0的過程一定能自發(fā)進(jìn)行，△S＜0的過程一定不能自發(fā)進(jìn)行？提示：不是。一個(gè)過程的△S＞0，只能說明該過程有自發(fā)進(jìn)行的傾向，而這個(gè)過程是否一定會(huì)發(fā)生則不能確定；△S＜0的過程也能自發(fā)進(jìn)行，如－10℃的液態(tài)水會(huì)自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài)。,3．反應(yīng)2NH4Cl＋Ba(OH)28H2O===2NH3↑＋BaCl2＋10H2O在常溫下能反應(yīng)進(jìn)行，該過程體系的能量和熵如何變化？說明什么問題？提示：該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，體系的能量升高，但其熵增大，所以能自發(fā)進(jìn)行，說明判斷一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的方向要綜合考慮焓判據(jù)和熵判據(jù)。,4硝酸銨溶于水為什么吸熱？提示：體系具有向熵值變大的方向進(jìn)行變化的傾向，因此硝酸銨溶于水首先要進(jìn)行擴(kuò)散，而擴(kuò)散過程是一個(gè)吸熱過程，一般情況下，含銨根離子的化合物，溶解于水時(shí)擴(kuò)散過程表現(xiàn)得更為劇烈所以明顯吸熱，離子需要從溶劑中吸收熱量來完成自己的擴(kuò)散過程。所以溶液溫度降低是離子擴(kuò)散過程，不是溶液吸熱。就是說銨根從水中帶走熱量，所以水溫降低，溶液溫度降低。,1．自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力，就可以自發(fā)進(jìn)行的過程。(2)分類,自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng),●教材點(diǎn)撥,,(3)特點(diǎn)①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對(duì)外部做功或者放釋熱量)。②在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。(4)實(shí)例：自然界中的自發(fā)過程①自然界中的水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流。②物理學(xué)中研究的電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)。③日常生活中，氣溫升高，冰雪自動(dòng)融化。,2．自發(fā)反應(yīng)在給定的一組條件下，可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度的反應(yīng)。溫馨提示：自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)可被利用來完成有用功。如：Zn與CuSO4反應(yīng)可被設(shè)計(jì)成原電池。3．非自發(fā)過程要想發(fā)生，則必須對(duì)它做功，如利用水泵可以將水從低處引向高處，通電可以將水分解為氫氣和氧氣。,(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)下列過程均為自發(fā)過程的是()①銨鹽的溶解②燒堿與鹽酸反應(yīng)③Zn與稀H2SO4反應(yīng)④氫氣在氧氣中燃燒⑤Mg在空氣中燃燒⑥鋁熱反應(yīng)⑦墨水在水中的擴(kuò)散⑧電解熔融的氯化鈉A．①②③④B．⑤⑥⑦⑧C．②④⑥⑧D．①②③④⑤⑥⑦,●典例透析,【解析】自發(fā)過程指在一般條件下能自動(dòng)發(fā)生的過程，它包括自發(fā)反應(yīng)。而電解熔融的氯化鈉要在直流電作用下進(jìn)行，不能自發(fā)?！敬鸢浮緿【點(diǎn)評(píng)】在討論反應(yīng)過程的自發(fā)性時(shí)，指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。,1．向燒杯內(nèi)加入適量的氫氧化鋇晶體[Ba(OH)28H2O]和氯化銨晶體(NH4Cl)，并迅速置于滴有幾滴水的木板上攪拌。一會(huì)兒就會(huì)發(fā)現(xiàn)燒杯內(nèi)的固體變成了糊狀，杯壁變冷，杯底和木板被冰粘在了一起，并能聞到明顯的刺激性氣味。這是自發(fā)地發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)：Ba(OH)28H2O(s)＋2NH4Cl(s)===2NH3(g)＋10H2O(l)＋BaCl2(aq)。下列結(jié)論中正確的是(),●變式訓(xùn)練,A．自發(fā)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B．自發(fā)反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)C．有的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行D．吸熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行解析：有部分吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。答案：C,科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于“最低”和由“有序”變?yōu)椤盁o序”的自然現(xiàn)象，提出了互相關(guān)聯(lián)的判據(jù)：焓判據(jù)和熵判據(jù)。,化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù),●教材點(diǎn)撥,2．熵判據(jù)(1)熵熵是衡量體系混亂度大小的物理量，即表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)程度的物理量。混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大。熵的符號(hào)為S，常用單位：Jmol－1K－1。(2)物質(zhì)熵大小規(guī)律①物質(zhì)的存在狀態(tài)：對(duì)于同一種物質(zhì)，等物質(zhì)的量的該物質(zhì)其熵值(混亂度)大小與物質(zhì)的存在狀態(tài)有關(guān)，氣態(tài)時(shí)熵值最大，固態(tài)時(shí)熵值最小，而液態(tài)時(shí)介于二者之間，即S(g)>S(l)>S(s)。,②與物質(zhì)的量的關(guān)系：物質(zhì)的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大。③不同物質(zhì)熵值間的關(guān)系：物質(zhì)的組成越復(fù)雜其熵值越大，一般組成物質(zhì)的原子種類相同時(shí)，一個(gè)分子中的原子數(shù)目越多，其混亂度就越大，熵值也越大。,(3)熵變①熵變化學(xué)反應(yīng)的熵變是產(chǎn)物的總熵值與反應(yīng)物的總熵值之差。符號(hào)：ΔS；表達(dá)式：ΔS＝S(產(chǎn)物)－S(反應(yīng)物)。,②熵變大小規(guī)律對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)(氣體參與反應(yīng)時(shí)氣體既可以是反應(yīng)物也可以是產(chǎn)物)，氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的化學(xué)反應(yīng)，其熵變通常是正值，是熵增大的反應(yīng)；反之，氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量減小的化學(xué)反應(yīng)，其熵變通常是負(fù)值，是熵減小的反應(yīng)。所以離子反應(yīng)的條件之一是有氣體產(chǎn)生，即為熵值增大的反應(yīng)。當(dāng)然物質(zhì)在發(fā)生三態(tài)變化時(shí)，由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)(升華)過程都是熵增加過程。,③熵判據(jù)在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理。在用來判斷過程的方向時(shí)，就稱為熵判據(jù)。,④反應(yīng)的熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下，具有確定的熵變。a．許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)地進(jìn)行。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增加反應(yīng)。例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)ΔS＝＋57.16Jmol－1K－1NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔS＝＋184.0Jmol－1K－1,b．有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行。例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔS＝＋169.6kJmol－1K－1C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔS＝＋133.8Jmol－1K－1,c．鋁熱反應(yīng)是熵減小的反應(yīng)，它在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行。例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔS＝－39.4Jmol－1K－1事實(shí)證明，熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的又一個(gè)因素，但也不是唯一的因素。,3．復(fù)合判據(jù)由焓判據(jù)知放熱過程常常是容易進(jìn)行的；由熵判據(jù)知熵增的過程是自發(fā)的。很多情況下，用不同的判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。復(fù)合判據(jù)公式為ΔG＝ΔH－TΔS。ΔH－TΔS0時(shí)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。,4．焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響(1)焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)的方向。體系的自由能變化(符號(hào)為ΔG，單位為kJmol－1)綜合考慮了焓變和熵變對(duì)體系的影響，可用于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向的判斷，ΔG＝ΔH－TΔS。①當(dāng)ΔH0時(shí)，ΔG0，ΔS0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行③當(dāng)ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0時(shí)，反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，在一定溫度下可使ΔG＝0，即反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)。,(2)用復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)方向的有關(guān)規(guī)律。①放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，放熱的熵減小反應(yīng)或熵?zé)o明顯變化的反應(yīng)，也可能自發(fā)進(jìn)行，如氫氣燃燒、甲烷燃燒等。②吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行，而吸熱的自發(fā)過程一定是熵增加的過程，如：冰的融化。,③無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是熵增加的過程。如兩種理想氣體的混合。④當(dāng)焓變和熵變的作用相反時(shí)，如果二者大小相差懸殊，可能某一因素占主導(dǎo)地位。⑤此外，如果焓變和熵變的作用相反且相差不大時(shí)，溫度有可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。,溫馨提示：①焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，又都不能獨(dú)立地作為自發(fā)性的判據(jù)，要判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，必須考慮體系的焓變和熵變。②根據(jù)ΔH－TΔS0，ΔS0，故ΔH－TΔS>0，此反應(yīng)為非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。故選D。【答案】D,2．灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，可以用于制造器皿。已知在0℃、100kPa條件下，白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的ΔH＝－2180.9J/mol，ΔS＝－6.61J/(molK)?，F(xiàn)把由白錫制成的器皿在0℃、100kPa的室內(nèi)存放，它會(huì)不會(huì)變成灰錫而不能繼續(xù)使用()A．會(huì)B．不會(huì)C．不能確定D．升高溫度才會(huì),●變式訓(xùn)練,解析：在等溫、等壓條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔH－TΔS<0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。在0℃，100kPa條件下，白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的ΔH－TΔS＝－2180.9J/mol－273K[－6.61J/(molK)]＝－376.37J/molS(l)>S(s)，故按氣體→液體→固體的順序是熵減的變化，反之是熵增的變化。答案：(1)減小(2)無明顯變化(3)增加(4)減小,與此同時(shí)，機(jī)體本身的熵也發(fā)生了變化。機(jī)體不斷產(chǎn)生新的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(發(fā)育成長)，是熵減小，而細(xì)胞死亡和代謝過程將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生化物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的小分子，則是熵增大。機(jī)體總的熵變?nèi)Q于年齡的增長。當(dāng)機(jī)體處于生長發(fā)育階段時(shí)(年輕人)，熵要減??；當(dāng)機(jī)體處于發(fā)育成熟階段時(shí)(成年人)，熵變幾乎等于零；當(dāng)機(jī)體處于衰老階段時(shí)(老年人)，熵會(huì)增大；機(jī)體老死時(shí)，熵增至極大。這正如量子化學(xué)奠基人薛定諤所說：“一個(gè)生命有機(jī)體不斷地……產(chǎn)生正的熵……因此就勢必接近具有極大熵值的危險(xiǎn)狀態(tài)，即死亡。,……新陳代謝作用最基本的內(nèi)容是有機(jī)體成功地使自身釋放出它活著時(shí)不得不產(chǎn)生的全部熵。”此話不但精辟地指出熵這一熱力學(xué)概念對(duì)理解生命的意義，而且也啟示了熵的概念對(duì)所有過程的重要意義。,