内容正文:
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
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1.了解放热反应的自发性和某些吸热反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比,理解熵的概念。
3.初步了解焓变和熵变对化学反应的方向的影响,能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
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一、自发过程与自发反应
2.自发反应
在给定条件下,可以____地进行到显著程度的化学反应。
自发
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二、化学反应进行方向的判据
1.焓判据
体系倾向:
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2.熵判据
(1)熵
①体系倾向(密闭容器):
②含义:科学家用__________(符号为__________)来量度这种混乱(或无序)的程度。
③特点:同一种物质不同状态时熵值大小为
S(g)__________S(l)__________S(s)。
(2)熵增原理
在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵_______,即熵变(符号ΔS)__________零。
熵
S
>
>
增大
大于
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(3)熵判据
体系有自发地向混乱度__________(即__________)的方向转变的倾向,因此可用__________来判断反应进行的方向。
3.复合判据
综合考虑__________和__________的复合判据,将更适用于所有的过程,只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。
增加
熵增
熵变
焓判据
熵判据
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1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)体系有序性越高,熵值就越大。( )
(2)自发过程将导致体系的熵增大。( )
(3)吸热反应不可以自发进行。( )
(4)同种物质气态时熵值最大。( )
(5)过程自发性不仅能用于判断过程的方向,还能确定过程发生的速率。( )
提示:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
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2.下列过程是非自发过程的是( )
A.水由高处向低处流
B.煤炭的燃烧
C.铁在潮湿空气中生锈
D.室温下水结成冰
答案:D
3.(1)焓变ΔH>0的反应,一定不能自发进行吗?
(2)熵变ΔS<0的反应,一定不能自发进行吗?
提示:(1)不一定 (2)不一定
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科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象,提出了互相关联的判据:焓判据和熵判据。
1.焓判据
(1)焓判据
放热反应过程中体系能量降低,许多自发反应趋向于从高能量状态转变为低能量状态(这时体系会对外部做功或释放热量),这一经验就是焓判据。
探究 化学反应进行方向的判据
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(2)反应的焓变与反应方向的关系
①多数能自发进行的化学反应是放热反应。
例如:在常温、常压下,氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发进行的,反应放热:
4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)
ΔH=-444.3 kJ·mol-1。
②有不少吸热反应也能自发进行。
例如:NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)
===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
ΔH=+37.30 kJ·mol-1。
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③有一些吸热反应,在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行。
例如:在室温下和较高温度下均为吸热反应的CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH(298 K)=+178.2 kJ·mol-1 ΔH(1 200 K)=+176.5 k