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化学反应的方向
[一]反应的自发性当体系中存在2molH2,1molO2和2molH2O,若发生化学反应,其方向是?显然,其自发方向是2H2+O2=2H2O自发反应:一定温度和压强下,无需外界帮助(光照,通电)就能自动进行的反应。自发性讨论的是:一定温度压强下,给定物质,其化学反应进行的方向
[一]反应的自发性[例]判断下列反应是正向自发还是逆向自发?①电解水制H2②光合作用③高温下CaCO3(s)分解④常温下4Fe+3O2=2Fe2O3正向自发:③④能进行的反应不一定是自发反应,注意:电解/光照
[一]反应的自发性[思考](1)一定条件下,某反应正向自发,则该条件下的逆反应,是否一定非自发?是的!相同条件下,正反应自发,则逆反应非自发(2)Fe在干燥环境中不与O2反应,还是自发反应吗?是的!自发性讨论的是反应倾向,实际过程能否发生还需考虑速率(3)常温下水可微弱电离H2O?H++OH-,那么该过程是否自发呢?一般情况下,自发性讨论的是标准浓度下反应进行的方向,如:当H2O,H+和OH-都为1mol/L时,反应自发的方向是发生中和
[二]自发性的判据我们该如何判断一个过程,一个反应能否自发进行呢?[例]下列自发过程有何共同点?①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)?H=-571.6kJ/mol②H+(aq)+OH-(aq)=H2O?H=-57.3kJ/mol③2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)?H=-368kJ/mol④N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)?H=-92kJ/mol判据1:体系趋向于从高能状态转变为低能状态(?H<0)
[二]自发性的判据[例]下列吸热反应也可自发进行,有何特点?①CaCO3(s)=高温=CaO(s)+CO2(g)②C(s)+CO2(g)=2CO(g)③C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)④NaHCO3(aq)+HCl(aq)=CO2(g)+H2O(l)+NaCl(aq)⑤Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)上述反应的共同点就是,气体分子数在增加!
熵理想气体向真空扩散,墨水在水中扩散。这些过程ΔH=0,但这些过程是有特定的方向的。熵增定律:孤立系统总是趋向于熵增(混乱度增大)熵——描述体系混乱度的物理量符号:S常见单位:J·mol-1·K-1(摩尔熵)在一个大量微粒构成的体系中,微粒之间无规则排列的程度越大,体系的熵越大
熵CH4O2CO2H2NH3186.15205.03214130192H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金刚石SiO2CuO72.127.32.441.8442.7气态物质的熵一般较大,若气体增多的反应,一般都是熵增的25°C,100kPa下,1mol物质的熵值如下:(J·mol-1·K-1)
熵[例]相同温度和压强下,关于物质熵的大小比较,合理的是A.1molCH4(g)1molH2(g)B.1molH2O(g)2molH2O(g)C.1molH2O(s)1molH2O(l)D.1molC(s,金刚石)1molC(s,石墨)B找出明确的答案即可
[二]自发性的判据熵变—反应产物的总熵与反应物总熵之差符号:?S单位:J·mol-1·K-1[练习]判断下列反应熵变(0或0)(1)N2+3H2=2NH3(2)2C+O2=2CO(3)CaCO3=CaO+CO2判据2:体系趋向于趋向于熵增(?S0)反应需要自发进行,则必须满足ΔH0或?S0
[二]自发性的判据[例]判断下列反应正向能否自发进行?(1)2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)?H=-78.3kJ/mol?S=+494.4J/(mol·K)——放热、熵增,一定自发(2)CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)?H=+110.5kJ/mol?S=-89.4J/(mol·K)——吸热、熵减,一定非自发[思考]
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