化学反应的方向与限度省公开课一等奖全国示范课微课金奖ppt课件.pptx

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化学反应方向与程度
化学平衡及其移动
化学反应速率
氧化还原反应和能源开发和利用
第四章 化学反应与能源
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化学反应方向与程度
一、 化学反应自发性
二、 熵
三、 化学反应方向判据
四、标准摩尔生成吉布斯函数fGm
与标准摩尔反应吉布斯函数变rGm
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一、化学反应自发性
在一定条件下不需外力就能自动进行过程称为自发过程，对应化学反应叫自发反应。
自然界发生过程都有方向性
一定条件:如温度、压力
外力:比如光电等能量
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（1）不需环境对系统做功就能自动进行，并借助于一定装置能对环境做功；
（2）自发过程逆过程均是非自发；但“非自发”≠“不可能” ；如：水从低处向高处流；电解水： 2 H2O(l) = H2 (g) + O2(g) 需要环境对体系做功。
（3）自发过程都有一定程度。自发反应最大程度是其平衡状态；
自发过程特征：
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哪些反应是自发
哪些反应是非自发？
化学反应自发性是由什么原因决定呢？
有没有一个判断依据呢？
？
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放热反应使系统能量下降而趋于稳定，于是人们提出了能量最低原理： 系统有趋于最低能量状态倾向
因而人们用 H > 0 (吸热，非自发)
H < 0 (放热，自发)
来判断反应自发性
早在19世纪后半叶，人们发觉许多放热反应均能自发进行；
HCl(g) +NH3(g)  NH4Cl(s) rHm= mol1
3Fe (s) + 2O2(g)  Fe3O4(s) rHm = mol1
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CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) rHm = mol1
N2O5(s)  2NO2(g) + 1/2O2(g) rHm = mol1
然而，经过深入深入研究，人们发觉许多吸热反应及吸热过程也能自发进行。
许多盐类溶于水中均为自发吸热过程(如KNO3、NH4NO3、NH4Cl、NH4HCO3等)。
显然仅把焓变H作为自发反应判据是不准确或不全方面，想必还有其它影响原因存在。
H2O(s)  H2O(l)  H2O(g)
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近一步研究发觉，反应能否自发进行，与体系混乱度改变相关。
混乱度()、系统内部微观粒子排列混乱程度（无序程度），又称为微观状态数。
比如：冰变成水过程
冰：水分子排列规则，有序。
液态水：水分子运动较为自由，处于较为无序（混乱）状态。
系统从这种有序到无序状态改变，其内部微观粒子状态数增加，混乱程度增加。
系统微观状态数越多，体系混乱度越大。
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在化学反应过程中，假如固态物质或液态物质生成气态物质，体系混乱度变大；假如从少数气态物质生成多数气态物质，体系混乱度增大。
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以以下自发吸热反应：
H2O(s)  H2O(l)  H2O(g)  
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)  
(NH4)2Cr2O7  Cr2O3(s) + N2(g) + H2O(g)  
研究发觉，那些自发吸热反应系统混乱度都是增大
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