化学选修四2.4化学反应进行的方向 人教版

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德以立身 学而创新

§2.4

化学反应进行的方向

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科学趣闻

19世纪中叶，在俄国曾发生过这样一件事：有一年冬天，向军队 发棉衣，结果发现所有军衣上的锡制钮扣都不见了，只留下一堆 实际上，在自 酥松的粉末。于是，军需官把这件事呈报了沙皇。 沙皇怒气冲冲地把负责监制军衣的大臣叫来问罪，认定他从中舞 然界中，像锡 弊，要将他革职查办。大臣向沙皇提出，让他做一次调查。沙皇 疫这种能够自 同意了。 发进行的现象 大臣找到了圣彼得堡科学院的一位科学家。科学家告诉沙皇：锡 怕冻，一冻就化成粉末了。沙皇不相信，科学家拿几枚扣子放到 有很多。 皇宫的院子中，冻了两夜，端到沙皇面前，轻轻一碰，扣子竟变 成了粉末。 实际上，一般情况下，只要低于13.2℃,锡的晶体就会改变成粉 末，这种现象叫做“锡疫”。

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水流自发地从__水位流向__水位。在化学反应中，从由能量 较高的物质生成能量较低 的物质的反应是______ 放热 反应，△H__0 < ,它们具 热量自发地由__温物质传导到 __温物质。 有自发进行的倾向。

例： 电流自发地由__ 电位流向__电位。

甲烷燃烧： CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802.3 kJ/mol [总结]以上三组自发进行的现象，都有一个 铁生锈： 共同的特点： 3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-824kJ/mol

体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 据此科学家提出用焓变来判断反应进行的焓判据。

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【思考】根据生活经验，是不是所有的吸热 过程都不能自发进行？(1)室温下冰会融化 吸热 (2)NH4NO3放入水中会溶解 吸热(3)N2O5分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol (4)碳铵的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol

(5)两种气体放在一起会混合

H2

O2 几乎无热量变化

H2、O2

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熵

熵(S) 1、概念：描述体系混乱度的 物理量。混乱度越大，熵越 大。 2、在密闭条件下，自发过程 将导致体系的混乱度增大， 也就是熵增加的过程，即熵 变(△S)大于零。

3、同一物质的熵与其聚集状 [总结]对于某些生活现象的观察，能够发现： 气体>液体>固体 态有关： 体系有从“有序”自发地转化为“无序”的倾向。

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判断反应是否 自发进行的依据

焓判据 自发过程取向于 最低能量状态的 倾向。即△H<0

熵判据 自发过程取向于 最大混乱度的倾 向。即△S>0

化学反应进行的方向判据：体系总是要向着使自身能 量降低(焓减)、混乱度增大(即熵增)(由有序趋向 无序)的方向转变。

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很

多情况下，简单地只用其中一个判 据判断同一个反应，可能会出现相反 的判断结果，所以应两个判据兼顾。 由焓判据和熵判据组合成的复合判据 将更适合于所有的过程。

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【科学视野】综合考虑焓判据和熵判据自由能变化：

△G=△H-T△S△H1

△S +

△G

反应进行的方向

–

总是为“–” 任何温度均自发进行 总是为“+” 任何温度均不自发进行

23 4

+ +–

– +–

高温为“–” 高温下自发低温为“–” 低温下自发

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【说明】1.过程的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。 例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否 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。 2.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。 例 如：用水泵可以把水从低水位升至高水位。

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小结1、科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低” ________________ “有序”变为“无序” 焓 和 _______________的自然现象，提出了相互关联的___ 熵 判据，为最终解决上述问题提供了必要的理 判据和___ 论根据。

能量最低 状态的倾 2、焓判据中，自发过程取向于__________ 最大混乱度的倾向。 向。熵判据中，自发过程取向于__________3、同一物质的熵与其聚集状态有关：气体>液体>固体

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练 习 例1:下列过程是非自发性的是( D)A.水由高处向低处流 C.铁在潮湿空气中生锈

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B.天然气的燃烧 D.室温下水结成冰

例2:碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨 气，对其说法中正确的是( A ) A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系 的熵增大。 B.碳铵分解是因为外界给予了能量 C.碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解

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练习

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例3:下列说法正确的是( C ) A.凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自 发性的 B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小 或不变 C.自发反应在恰当条件下才能实现 D.自发反应在任何条件下都能实现例4:以下自发反应可用能量判据解释的是( D ) A.硝酸铵自发地溶于水 B.2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol C.(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol

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例5:250C和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g) =4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ/mol,自发 进行的原因是( ) D A、是吸热反应； B、是放热反应； C、是熵减少的反应

; D、熵增大效应大于能量效应。例6:水在273 K、1.01×105Pa时可转化为固态，在373 K时则又 可转化为气态。若分别用S(g)、S(1)、S(s)表示水的气、液、固 三种状态的熵值，则下列表达式中，正确的是 ( ) A.S(g)<S(1)<S(s) B.S(g)>S(1)>S(s) C.S(g)>S(1)= S(s) D.S(g)>S(s)>S(1)

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例7:在25℃、1.01×105 Pa条件下，反应 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56.7 kJ/mol能够自发进行。从 能量上分析，生成物的总能量比反应物的总能量 ，从反 应前后的熵值看，反应后的熵值 (填“增加”、“减小” 或“不变”)。

例8:下列反应中，熵减小的是( B. 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

D)

A. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) C. MgCO3(s …… 此处隐藏：1784字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……