化学反应进行的方向
知识梳理
1.自发过程和自发反应
(1)自发过程:在一定条件下不需要外力作用就能________________________________。 (2)自发反应:在给定的一组条件下,一个反应可以________进行到显著程度,就称为自发反应。 2.焓判据
放热反应过程中体系能量_________,因此具有_________进行的倾向,科学家提出用
_________来判断反应进行的方向,这就是_________。 3.熵判据
在密闭条件下,体系有__________________的倾向。因为与有序体系相比,_________“更
加稳定”,科学家用_________(符号为_________)来量度这种_________的程度。 在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即_________(符号为
_________)大于零这个原理叫做_________。在用来判断_________时,就称为熵判据。对于同一种物质,气态时_________,液态时次之,固态时最小。 4.自由能变化(符号为_________)
ΔQ=_________。ΔH<0,Δs<0时,反应_________进行;
ΔH>0,Δs<0时,反应_________进行;ΔH>0,Δs>0时,或ΔH<0,Δs<0时,温度决定了反应是否自发进行。 5.化学反应进行的方向
事实告诉我们,过程的自发性只能用于__________,不能____________________和过程__________。由__________和__________组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程。只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。 疑难突破
如何理解化学反应进行方向的焓判据和熵判据?
剖析:(1)化学反应自发进行的方向是使反应体系焓减小,科学家用焓变来判断反应进行的
方向,就是焓判据。
(2)还有一类自发过程,例如,放在同一密闭容器中的不同种气态物质(包括液态物质或能够挥发的固态物质的蒸气),不需要外界的任何作用,气态物质会通过分子的扩散自
发地形成均匀的混合物。这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系,经过长期放置后,人们能够找到通过扩散而进入到另一种固体中的原子或分子(这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释)。又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热,它却能够自发地向水中扩散。科学家把这种因素称作熵。在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时,就称为熵判据。 问题探究
问题:焓判据和熵判据都可以用于判断反应进行的方向,请探究焓判据和熵判据对反应方向
的判断一定一致吗?
探究:体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或者释放热量),科学
家用焓变来判断反应进行的方向,就是所谓的焓判据。由焓判据知:放热过程常常是容易进行的。在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时,就称为熵判据。由熵判据知:若干熵增的过程是自发的。
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,所以我们应两个判据兼顾。 典题精讲
例1:下列过程是非自发的是( )
A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧 C.铁在潮湿空气中生锈 D.室温下水结成冰
例2:碳酸铵〔(NH4)2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法正确的是( )
A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大 B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C.碳酸铵分解是吸热反应,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 例3:下列说法正确的是( )
A.凡是放热反应都是自发的,由于吸热反应都是非自发的 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 【巩固习题】
1.吸热反应一定是( )
A.非自发的化学反应 B.释放能量 C.储存能量 D.反应需要加热 2.下列反应中,熵显著增加的反应是( )
A.CO(g)+2H2(g)====CH3OH(g) B.CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O C.C(s)+O2(g)====CO2(g) D.2HgO(s)====2Hg(l)+O2(g) 3.下列说法不正确的是 ( )
A.体系有序性越高,熵值就越低 C.吸热反应不可以自发进行
【参考答案】 例1:D 例2:A 例3:C 巩固习题 1.C 2.BD 3. C
B.自发过程将导致体系的熵增大 D.同种物质气态时熵值最大