欢迎各位专家指导！ 曹旭琴 西交大苏州附中 化学反应的方向

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1 欢迎各位专家指导！ 曹旭琴 西交大苏州附中 化学反应的方向
曹旭琴 西交大苏州附中 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

2 N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) ΔH=－ 92.4 kJ·mol－1
化学反应的方向 N2(g) +3H2(g) NH3(g) ΔH=－ 92.4 kJ·mol－1 N2(g) +3H2(g) NH3(g) ΔH=－ 92.4 kJ·mol－1 速率理论 平衡理论 哈伯（Haber）：合成氨适宜的生产条件： （1）温度：500 ℃ （2）压强：13～30 M Pa （3）催化剂：铁触媒 （4）浓度：n(N2) ∶n(H2)=1∶2.8， 并不断分离出NH3 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

3 K Ca Na Mg Al Ti Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
化学反应的方向 金属钛 1910年 1791年 金红石矿、主要成分：TiO2， 含量95% 熔点1850 ℃ 1791年 金红石矿、主要成分：TiO2， 含量95% 熔点1850 ℃ 金红石矿、主要成分：TiO2， 含量95% 熔点1850 ℃ K Ca Na Mg Al Ti Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au TiO2(s) =TiCl4(l) ？ +2Cl2(g) O2(g) TiCl4(l)+2Mg(l) =Ti (s)+2MgCl2(l) TiCl4+4Na Ti +4NaCl 熔融 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

4 化学反应原理 （1）化学反应进行的快慢——化学反应速率 （2）化学反应的限度——化学平衡 （3）化学反应进行的方向？ 化学反应的方向
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5 化学反应的方向 曹旭琴 西交大苏州附中 化学反应的方向
曹旭琴 西交大苏州附中 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

6 化学反应的方向 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

7 一、自发反应（spontaneous reaction）
化学反应的方向 一、自发反应（spontaneous reaction） H+ (aq) +OH一 (aq) ＝ H2O(l) Ag+ (aq) +Cl一 (aq) ＝ AgCl(s) 4Na + O2 ＝ 4Na2O Zn +H2SO4 = ZnSO4 +H2 ↑ Fe +CuSO4 = FeSO4 +Cu CaO+ H2O ＝ Ca(OH)2 ΔH＜0 E 反应进程 反应物能量总和 生成物能量总和 ΔH 这仅仅是我们的推测，事实是否是这样呢？下面，我们就来详细探究乙醛的化学性质！ SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

8 一、自发反应（spontaneous reaction）
化学反应的方向 一、自发反应（spontaneous reaction） 1.概念：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。 生成物能量总和 E 反应进程 反应物能量总和 ΔH Ea 2.注意点： ·自发反应不是指不需任何反应条件 ·自发反应不一定是迅速的 ·非自发反应不是指不可能的 2H2 (g) ＋O2 (g) ＝2H2O(l) ΔH＝－ kJ·mol－1 CH4 (g) ＋2O2 (g) ＝CO2 (g) +2H2O(l) ΔH＝－ kJ·mol－1 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

9 体系有自发向自身能量降低的方向进行的倾向。
化学反应的方向 二、化学反应方向的判断依据（判据） 1.焓判据 放热方向：ΔH＜0 体系有自发向自身能量降低的方向进行的倾向。 室温下冰的熔化 水的蒸发 硝酸铵的溶解 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

10 化学反应的方向 实验1. 向锥形瓶中加入Ba(OH)2·8H2O (s)和NH4Cl (s) ，用玻棒混合均匀。 实验2. 取NaHCO3(s)，加其中滴入一滴管的盐酸，用手触摸试管壁。 HCO3－ + H+ = H2O + CO2 ↑ E 反应进程 ① ② ΔH ＞0 ①HCO3－ + H+ = H2CO3 ΔH＜0 ②H2CO3= H2O + CO2 ↑ ΔH＞0 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

11 二、化学反应方向的判断依据 ΔH＞0 E Ea ΔH CaCO3(高温) = CaO(s)+CO2(g)
化学反应的方向 二、化学反应方向的判断依据 生成物能量总和 E 反应进程 反应物能量总和 ΔH Ea CaCO3(高温) = CaO(s)+CO2(g) ΔH＞0 NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g) Ba(OH)2·8H2O (s)+2NH4Cl (s) =BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

12 NaCl溶于水 德国物理学家 克劳修斯 化学反应的方向
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13 二、化学反应方向的判断依据 1.焓判据： 2.熵判据 放热方向：ΔH＜0 混乱度增加方向：ΔS＞0 熵：衡量一个体系混乱度的物理量。
乙醛 化学反应的方向 二、化学反应方向的判断依据 1.焓判据： 放热方向：ΔH＜0 2.熵判据 熵：衡量一个体系混乱度的物理量。 符号：S 单位：J·mol－1·K－1 熵变： ΔS＝生成物的熵－反应物的熵 体系有自发向混乱度增加的方向进行的倾向。 混乱度增加方向：ΔS＞0 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

14 熵 值 增 大 水蒸气 液态水 冰固态 H2O CH3OH I2 S 气态 169 237.6 261.6 167.7 液态 69.9
化学反应的方向 H2O CH3OH I2 S 气态 169 237.6 261.6 167.7 液态 69.9 126.8 固态 116.7 31.8 CaCO3(高温) = CaO(s)+CO2(g) Ba(OH)2·8H2O (s)+2NH4Cl (s) =BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g) 冰固态 液态水 水蒸气 熵 值 增 大 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

15 1.焓判据： 2.熵判据: 放热方向：ΔH＜0 混乱度增加方向：ΔS＞0 吉布斯 Gibbs 焓变 熵变 实例
乙醛 化学反应的方向 Ag+ (aq) +Cl一 (aq) ＝ AgCl(s) NH3(g) +HCl (g) ＝ NH4Cl(s) ΔG ＝ΔH －T ΔS 自由能 ΔG＜0 反应自发进行 ΔG＞0 反应不自发进行 ΔG＝0 处于平衡状态 温度 1.焓判据： 放热方向：ΔH＜0 2.熵判据: 混乱度增加方向：ΔS＞0 吉布斯 Gibbs ① ② 焓变 熵变 反应自发性 ΔH＜0 ΔS＞0 2H2O2 (l) ＝ 2H2O (l) +O2 (g) 自发 实例 ΔS ＜ 0 ΔH ＞ 0 不自发 2H2O (l) +O2 (g) ＝ 2H2O2 (l) SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

16 实例 反应自发性 焓变 熵变 ③ ΔH＜0 ΔS＜0 低温自发 ④ ΔH＞0 ΔS＞0 高温自发 ΔG ＝ΔH －T ΔS 自由能
化学反应的方向 实例 反应自发性 焓变 熵变 ③ ΔH＜0 ΔS＜0 低温自发 NH3(g) +HCl (g) ＝ NH4Cl(s) ④ ΔH＞0 ΔS＞0 高温自发 NH4Cl(s) ＝ NH3(g) +HCl (g) ΔG ＝ΔH －T ΔS 自由能 ΔG＜0 反应自发进行 ΔG＞0 反应不自发进行 ΔG＝0 处于平衡状态 温度 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

17 K Ca Na Mg Al Ti Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
化学反应的方向 三、化学反应方向的应用 K Ca Na Mg Al Ti Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 2NaCl Na + Cl2 通电 MgCl Mg + Cl2 2Al2O Al +3O2 Fe +CuSO4 = FeSO4 +Cu 1.金属钾的制备： 850℃时用钠还原熔融的KCl 你观察到什么现象？能得出什么结论？ Na +KCl K +NaCl (l) (l) (g) (l) 熔点℃ Na K NaCl KCl 882.9 760 沸点℃ 97.8 63 801 1413 770 1500 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin 17

18 TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
化学反应的方向 乙醛 2.金属钛的制备 Χ(O)=3.5 Χ(Cl)=3.0 TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH= kJ·mol－1 ΔS=－38.4 J·mol－1·k－ 1 + 2C(石墨)+O2=2CO ΔH= － 221 kJ·mol－1 TiO2(s)+2Cl2(g)+ 2C(石墨)=TiCl4(l)+2CO (g) ΔH=－59.1 kJ·mol－1 ΔS= J·mol－1·k－ 1 TiCl4(l)+2Mg(l) =Ti (s)+2MgCl2(l) TiCl4+4Na Ti +4NaCl 熔融 SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

19 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)
化学反应的方向 3.汽车尾气处理： 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=－ kJ·mol－1 ΔS= － 143.5J·mol－1·k－ 1 ΔG ＝ΔH －T ΔS ＝－ 1000×113.0 kJ·mol－1 ＋ 143.5J·mol－1·k－ 1×T T＜787.5 K SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

20 生命——低熵的奇迹！ 新陈代谢的本质究竟是什么呢？ ——从外界不断地汲取负熵，以抵消生命运作过程中不得不产生的熵增 化学反应的方向
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21 化学反应的方向 乙醛 谢谢指导！ SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin