2021/3/101学习要求学习要求1 1、了解焓、熵的概念，了解反应、了解焓、熵的概念，了解反应的焓变和熵变的含义。的焓变和熵变的含义。2 2、理解焓判据和熵判据对化学反、理解焓判据和熵判据对化学反应进行方向的共同影响应进行方向的共同影响3 3、学会利用焓判据和熵判据判断、学会利用焓判据和熵判据判断反应进行的方向反应进行的方向2021/3/102自学内容并思考2021/3/1031 1、什么是自发过程和非自发过程？列举生活中常、什么是自发过程和非自发过程？列举生活中常见的自发过程。见的自发过程。2 2、不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共、不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点。同特点。3 3、什么是焓判据？如何用它判断反应进行的方向、什么是焓判据？如何用它判断反应进行的方向4 4、用焓判据来判断反应进行的方向全面么？、用焓判据来判断反应进行的方向全面么？5 5、有序稳定还是无序稳定？举例说明、有序稳定还是无序稳定？举例说明6 6、什么是混乱度？熵的概念、什么是混乱度？熵的概念7 7、什么是熵判据？如何用它判断反应进行的方向、什么是熵判据？如何用它判断反应进行的方向8 8、用熵判据来判断反应进行的方向全面么？、用熵判据来判断反应进行的方向全面么？9 9、应如何判断反应进行的方向？、应如何判断反应进行的方向？2021/3/104水总是自发地由水总是自发地由高处往低处流高处往低处流2021/3/105(1(1）高山流水是一个自发进行的自然过程。高处）高山流水是一个自发进行的自然过程。高处水为何要流到低处？水为何要流到低处？ 从能量角度分析，低处势能低，稳定。从能量角度分析，低处势能低，稳定。（2 2）低处水可以流到高处么？在）低处水可以流到高处么？在“低水高流低水高流”的过程中一旦外界停止作功，该过程还能继续的过程中一旦外界停止作功，该过程还能继续进行下去么？进行下去么？ 低处水可以借助外界做功流至高处，如低处水可以借助外界做功流至高处，如用水车、水泵等。若停止做功，该过程不能继用水车、水泵等。若停止做功，该过程不能继续。续。2021/3/106自发过程：自发过程：在一定条件下，不需要在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。外力作用就能自动进行的过程。 其特点：体系趋向于从高能状态转其特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。变为低能状态。非自发过程：非自发过程：在一定条件下，在一定条件下，需持续需持续借助人为作用才能进行的过程。借助人为作用才能进行的过程。2021/3/107化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程(1)(1)钠与水反应：钠与水反应：2Na(s) + 22Na(s) + 2H H2 2O (l) = 2NaOO (l) = 2NaOH(aq) H(aq) + H+ H2 2 (g) (g) H=H=368 kJ/mol368 kJ/mol(2)(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O3Fe(s)+3/2O2 2(g)=Fe(g)=Fe2 2O O3 3(s) (s) H=-824 kJ/molH=-824 kJ/mol(3)(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应： 2H 2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l) H=-571.6kJ/molO(l) H=-571.6kJ/mol共同点共同点放热反应放热反应HH0 02021/3/1082021/3/109一、能量判据一、能量判据 能量判据又称焓判据，能量判据又称焓判据，即即HH0 0的反应的反应有自发进行的倾向有自发进行的倾向。 对于化学反应而言，绝大多数的放热对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。系能量降低越多，反应越完全。焓变是决定化学反应能否自发进行的因素焓变是决定化学反应能否自发进行的因素之一。之一。2021/3/1010但是我们知道有些吸热的过程也是自发的，但是我们知道有些吸热的过程也是自发的，例如：例如：1 1、冰、冰液态水液态水水蒸气水蒸气2 2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水3 3、N N2 2O O5 5分解：分解： 2N 2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g) H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/mol4 4、碳铵的分解：、碳铵的分解： (NH (NH4 4) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g) (g) H=+74.9 kJ/mol H=+74.9 kJ/mol小结：小结：焓判据焓判据能够判断化学反应进行的能够判断化学反应进行的方向，但它方向，但它不全面。不全面。2021/3/1011两种理想气体的混合可顺利自发进行两种理想气体的混合可顺利自发进行既不吸热也不放热的自发过程既不吸热也不放热的自发过程H2O2O2和和H22021/3/1012有序有序混乱混乱讨讨与与流流交交论论2021/3/1013二、熵判据二、熵判据衡量一个体系混乱的物理量。衡量一个体系混乱的物理量。熵熵(S)(S)：体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大大熵变熵变SS：S S反应后反应后-S-S反应前反应前体系有从有序转变为无序的倾向性体系有从有序转变为无序的倾向性SS越大，越有利于反应自发进行越大，越有利于反应自发进行熵判据熵判据: : SS0,0,有利于反应自发进行，也叫有利于反应自发进行，也叫做熵增原理。做熵增原理。2021/3/10141 1、同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，、同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。即固态时最小。即S(g) S(g) S(l) S(l) S(s)S(s)2 2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。散过程。导致混乱度增加的因素导致混乱度增加的因素3 3、产生气体的反应和气体物质的量增加的反应、产生气体的反应和气体物质的量增加的反应熵变熵变是判断反应进行方向的另一个因素是判断反应进行方向的另一个因素2021/3/1015判断下列过程的熵变判断下列过程的熵变1.1.冰冰液态水液态水水蒸气水蒸气2.2.氯化钠晶体溶于水氯化钠晶体溶于水3.N3.N2 2O O5 5分解：分解： 2N 2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) (g) H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/mol4.CO(g) 4.CO(g) C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)(g)S0S0S0S02021/3/1016故熵判据故熵判据能够判断化学反应进行的方向，能够判断化学反应进行的方向，但它也但它也不全面。不全面。但是，有的化学反应但是，有的化学反应SS0 0也能自发进行，也能自发进行，例如例如:-10:-10的液态水就会自动结冰成为固的液态水就会自动结冰成为固态就是熵减的过程。态就是熵减的过程。2021/3/1017【合作探究】【合作探究】结论：结论：正确判断一个化学反应是否能够正确判断一个化学反应是否能够自发进行必须自发进行必须综合考虑综合考虑反应的焓变和熵反应的焓变和熵变。变。化学反应自发进行的全面判据到底化学反应自发进行的全面判据到底是什么呢是什么呢? ?2021/3/1018三、化学反应自发进行的方向三、化学反应自发进行的方向2 2、物质的混乱度趋于增加、物质的混乱度趋于增加1 1、物质具有的能量趋于降低、物质具有的能量趋于降低 H H( (焓变焓变) ) S S( (熵变熵变)0)0焓焓( (H H) )判据判据熵熵( (S S) )判据判据放热反应放热反应焓变焓变熵变熵变化学反应能否自发进行化学反应能否自发进行自发进行自发进行不自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断不能定性判断不能定性判断 H H00 H H000 H H00 S S00 S S00 S S00 S S00熵增原理熵增原理002021/3/1019 3 3、复合判据：复合判据： G= H-T S恒温恒压下，判断化学反应进行的方向的恒温恒压下，判断化学反应进行的方向的依据依据 G G0 0 反应自发进行反应自发进行 G=0 G=0 反应达到平衡状态反应达到平衡状态 G G0 0 反应不能自发进行反应不能自发进行2021/3/1020H0S0HSH0S0H0S0H0S0反应自发进行反应自发进行高温下反应自发进行高温下反应自发进行低温下反应自发进行低温下反应自发进行反应不能自发进行反应不能自发进行 G= H-T S2021/3/1021课堂习题课堂习题2021/3/10221.1.知道了某过程有自发性之后，则知道了某过程有自发性之后，则 A. A.可判断出过程的方向可判断出过程的方向 B. B.可确定过程是否一定会发生可确定过程是否一定会发生 C. C.可预测过程发生完成的快慢可预测过程发生完成的快慢 D. D.可判断过程的热效应可判断过程的热效应A2021/3/10232.2.已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：化学方程式为： C( C(金刚石、金刚石、s)+Os)+O2 2(g)(g)COCO2 2(g) (g) H H1 1395.41kJ/mol395.41kJ/mol C( C(石墨、石墨、s)+Os)+O2 2(g)(g) CO CO2 2(g) (g) H H2 2393.51kJ/mol393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是是 A. A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B. B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C. C.石墨比金刚石能量低石墨比金刚石能量低 D. D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低AC2021/3/10243.3.碳铵碳铵(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3 在室温下就能自发地在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是分解产生氨气，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碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。体，使体系的熵增大。 B. B.碳铵分解是因为外界给予了能量碳铵分解是因为外界给予了能量 C. C.碳铵分解是吸热反应，根据能量判碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解据不能自发分解 D. D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。A2021/3/10254.4.以下自发反应可用能量判据来解释的以下自发反应可用能量判据来解释的是是( )( ) A. A.硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水 B.2N B.2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)； H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/mol C.(NH C.(NH4 4) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g); (g); H=+74.9 kJ/molH=+74.9 kJ/mol D.2H D.2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l); O(l); H=-571.6 kJ/mol H=-571.6 kJ/molD2021/3/10265.5.下列说法正确的是下列说法正确的是( )( ) A. A.凡是放热反应都是自发的，由于凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发性的。吸热反应都是非自发性的。 B. B.自发反应一定是熵增大，非自发自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变反应一定是熵减小或不变 C. C.自发反应在恰当条件下才能实现。自发反应在恰当条件下才能实现。 D. D.自发反应在任何条件下都能实现。自发反应在任何条件下都能实现。C 2021/3/10276.6.自发进行的反应一定是（自发进行的反应一定是（ ） A. A.吸热反应；吸热反应； B. B.放热反应；放热反应； C. C.熵增加反应；熵增加反应； D. D.熵增加或者放热反应。熵增加或者放热反应。D D2021/3/1028www.themegallery.comCompany Logo 7.7.某化学反应其某化学反应其H =-122kJmolH =-122kJmol-1-1，S=231JmolS=231Jmol-1-1KK-1-1，则此反应在下，则此反应在下列哪种情况下可自发进行列哪种情况下可自发进行 ( ) ( ) A. A.在任何温度下都能自发进行在任何温度下都能自发进行 B. B.在任何温度下都不能自发进行在任何温度下都不能自发进行 C. C.仅在高温下自发进行仅在高温下自发进行 D. D.仅在低温下自发进行仅在低温下自发进行A2021/3/10298.8.判断下列反应能否自发进行判断下列反应能否自发进行 2KClO 2KClO3 3(s)=2KCl(s)+3O(s)=2KCl(s)+3O2 2(g)(g) H = -78.03 kJmol H = -78.03 kJmol-1-1 S = 494.4 Jmol S = 494.4 Jmol-1-1KK-1-1 CO(g)=C(s, CO(g)=C(s,石墨石墨)+ O)+ O2 2(g)(g) H = +110.5 kJmol H = +110.5 kJmol-1-1 S = -89.36 Jmol S = -89.36 Jmol-1-1KK-1-12021/3/1030影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发结结总总识识知知温度温度2021/3/1031