第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡人教版高中化學(xué)選擇性必修1化學(xué)反應(yīng)原理第三節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的方向古希臘神話中西西弗斯觸犯了眾神，諸神為了懲罰西西弗斯，便要求他把一塊巨石推上山頂，而由于那巨石太重了，每每未上山頂就又滾下山去，前功盡棄，于是他就不斷重復(fù)、永無止境地做這件事——諸神認(rèn)為再也沒有比進行這種無效無望的勞動更為嚴(yán)厲的懲罰了。西西弗斯的生命就在這樣一件無效又無望的勞作當(dāng)中慢慢消耗殆盡。請問推石頭上山的過程和石頭從山上滾落的過程有什么不同？自發(fā)過程與非自發(fā)過程PART012、非自發(fā)過程：在一定條件(T、P)下，不需要外力作用就能自動進行的過程。在一定條件（T、P）下，需要持續(xù)借助外力作用才能進行的過程。一、自發(fā)過程和非自發(fā)過程“自發(fā)”一詞的本意是由事物自身主動產(chǎn)生、發(fā)起或形成，不依賴外部力量的推動、干預(yù)或指令.1、自發(fā)過程：在一定條件下，如果一個過程是自發(fā)的，那么它的逆過程通常是非自發(fā)的?！白园l(fā)”只是有發(fā)生的趨勢，并不代表一定會發(fā)生，更不能確定發(fā)生的速率。“非自發(fā)“也不代表不能發(fā)生?！白园l(fā)”是一定條件下的自發(fā)，條件變了可能由原來的“自發(fā)”變成“非自發(fā)”。請列舉一些自然界中能夠自發(fā)進行的現(xiàn)象。水從高處流向低處100°C的沸水室溫的涼水Q1:想一想以上這些自發(fā)過程自發(fā)的原因是什么？一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)3.自發(fā)過程的動力：高能狀態(tài)低能狀態(tài)對外做功或放熱轉(zhuǎn)化為能量角度墨水?dāng)U散但有一些自發(fā)過程并不存在明顯的能量變化，為什么也能自發(fā)？NaCl晶胞Cl-Na+有序無序自發(fā)無序程度低無序程度高3.自發(fā)過程的動力：有序狀態(tài)無序狀態(tài)轉(zhuǎn)化為密閉條件下混亂度角度自發(fā)非自發(fā)與自然界中的許多變化一樣，化學(xué)反應(yīng)也具有方向性。HCl+NaOHNaCl+H2O自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)PART02自發(fā)反應(yīng)：在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。鋼鐵生銹濕法煉銅木材燃燒非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應(yīng)。二、自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)Q2：有同學(xué)認(rèn)為木材燃燒這個過程不能自發(fā)，因為需要點燃，你怎么看？點燃、加熱等用于啟動反應(yīng)后不需要持續(xù)進行，不算外力作用，算給定條件。所謂外力作用一般指需要通過太陽光、通電等對體系持續(xù)做功。判斷下列說法的正誤，錯誤的請說明理由01自發(fā)反應(yīng)均不需要任何條件就可發(fā)生。反應(yīng)自發(fā)性越大，反應(yīng)速率越快。非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生。0203(1)自發(fā)反應(yīng)可被用來做“有用功”。

如H2的燃燒可設(shè)計成燃料電池(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。

如電解水研究價值

化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判斷PART03Q3:從化學(xué)反應(yīng)能量變化角度考慮，你認(rèn)為什么樣的反應(yīng)能自發(fā)進行？①Na(s)+H2O(l)=NaOH(aq)+1/2H2(g)②NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)③C(s)+O2(g)=CO2(g)④CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)?H=-184kJ/mol?H=-57.3kJ/mol?H=-393.5kJ/mol?H=-890.3kJ/mol大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)為放熱反應(yīng)。Q4:吸熱反應(yīng)一定不自發(fā)嗎？請舉出反例。2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)ΔH>0NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l)?H=＋31.4kJ/mol這些反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，但在常溫下能自發(fā)進行結(jié)論：焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素，但不是唯一因素。因此，不能直接用放熱(ΔH＜0)或吸熱(ΔH＞0)來判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行。2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l)推測這些吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行的可能原因是什么？混亂度大（無序）

自發(fā)的混亂度?。ㄓ行颍┤绾味x體系的混亂程度？熵是度量體系混亂程度的物理量，符號：S，單位：J/K混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大ΔS=S產(chǎn)物總熵－S反應(yīng)物總熵H2O(s)=H2O(l)△S>0

1.同一物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)2.化學(xué)反應(yīng)中，氣態(tài)物質(zhì)越多，體系的混亂度越大。熵值大小的比較判斷一個反應(yīng)的熵變a若反應(yīng)有氣體參與，看氣體計量系數(shù)的變化，氣體計量系數(shù)增加，ΔS＞0；氣體計量系數(shù)減小，

ΔS＜

0；氣體計量系數(shù)不變的反應(yīng)(Δn氣=0)，ΔS

較小b對于沒有氣體參加的反應(yīng),一般反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)增大，ΔS>0結(jié)合下表中化學(xué)反應(yīng)和數(shù)據(jù)，歸納化學(xué)反應(yīng)的ΔS情況根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗，判斷下列過程的熵變大于零還是小于零(1)H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)(2)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)(3)NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)(4)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)隨堂練習(xí)Q5：熵減的反應(yīng)一定不能自發(fā)進行嗎？請舉例說明。濃鹽酸與濃氨水的反應(yīng)結(jié)論：熵變是影響反應(yīng)自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向在等溫、等壓條件的封閉體系中，ΔG=ΔH-TΔST為熱力學(xué)溫度，單位為K，為正值ΔG=ΔH-TΔS一定能自發(fā)進行=0達到平衡狀態(tài)＞0一定不能自發(fā)進行1876年，吉布斯提出自由能變化ΔG，并認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減?。é＜0）的方向進行，直至達到平衡。＜0自由能變化符號為ΔG，單位為kJ/mol。Q6：請以焓變、熵變分別為橫、縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)系的四個象限中分別判斷反應(yīng)自發(fā)性的情況。二、化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(jù)規(guī)律總結(jié)工業(yè)上冶煉金屬鋁的方法是什么？根據(jù)以下數(shù)據(jù)判斷，為什么不能用焦炭還原氧化鋁煉制金屬鋁？298K時，2Al2O3(s)+3C(s)=4Al(s)+3CO2(g)?H=+2171kJ/mol?S=+635.5J/(mol?K)當(dāng)T

>3416K時，該反應(yīng)才能自發(fā)進行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中是很難滿足的。即學(xué)即用工業(yè)冶煉金屬鈦①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

ΔH=+161.9KJ/molΔS＝-38.4J·mol－1·K－1②Mg+TiCl4=Ti+MgCl2工業(yè)上“改造”反應(yīng)2C(s,石墨)+O2(g)=2CO(g)

ΔH=-110.5kJ/mol

ΔS＝+89.7J·mol－1·K－1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)

ΔH=-59.2kJ/molΔS＝+141.0J·mol－1·K－1同樣是放熱反應(yīng)，有的在常溫下不需要任何條件就能自發(fā)，如：酸堿中和反應(yīng)；有的需要引發(fā)條件，如：碳的燃燒；還有些放熱反應(yīng)需要持續(xù)加熱才能進行，例如：H2(g)+CuO(s)=Cu(s)+H2O(1)?H=-128.5KJ/mol。請從活化能的角度思考這是為什么？Ea很小，常溫即能自發(fā)。Ea稍大，但Ea＜△H