在化学反应领域里判断反应方向有哪几种方法.ppt
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1、1,材料结构与性能()-现名为“聚合物结构与性能”,班级:材研1205 姓名:薛金龙 学号:2012210102,2,化学反应的方向及判断依据,化学反应的方向,3,化学反应的方向,自然界中的自发过程体现了自然界变化的方向性,(1)自然界中水由高处往低处流,而不会自动从低处往高处流 (2) 铁器暴露在潮湿空气中会生锈;这些过程都是自发的,其逆过程就是非自发的。,水往低处流,冰融化,4,化学反应的方向,焓变与反应方向,说明: 1)多数能自发进行的化学反应是放热反应; 2)有不少吸热过程也能自发进行; 3)自发变化或非自发变化是在给定条件下而言的,若条件改变,自发过程非自发过程,而非自发过程自发过程
2、; 4) 焓变(H)是决定反应能否自发进行的因素之一. 但不是唯一因素; 5)相同条件下,自发变化的逆过程是非自发过程。,对于化学反应而言,绝大多数的放热反应能自发进行,且放出的热量越多,体系能量降低越多,反应越完全,能量判据:体系趋向于从高能状态转变为低能状态,(H0)。,5,化学反应的方向,有序,混乱,研究表明,除热效应外,决定反应能否自发进行的另一因素体系的混乱度(熵S),大多数自发反应有趋向于体系的混乱度增大的趋势,6,化学反应的方向,熵变与反应方向,1.熵:衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵,符号:S 2.熵变:反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变. 用S表示。S=S生成物总熵S反应物总
3、熵 3.熵判据:体系趋向于由有序状态转变为无序状态,即混乱度增加( S0)。且S越大,越有利于反应自发进行。,7,化学反应的方向,与熵有关的几条规律 1) 对于同一物质:S(g)S(l)S(s); 2) 固体或液体溶于水时,熵值增大; 气体溶于水时,熵值减小; 3)相同原子组成的分子中,原子数目越多,熵值越大; 4)相同元素的原子组成的分子中,分子量越大,熵值越大; 5)同一类物质,摩尔质量越大,结构越复杂,熵值越大。,如:CuSO4(s) CuSO4H2O (s) CuSO45H2O (s),8,化学反应的方向,恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 H0,S 0: 一定自发 H 0,S0:一定
4、不自发 H0,S0:不一定 H 0,S 0:不一定,9,吉布斯自由能判断反应自发进行的方向,G0, 自发进行 G0, 可逆反应 G 0, 非自发进行,G = H -TS,化学反应的方向,10,化学反应的方向,焓变和熵变对反应方向的共同影响,1. H 0,该反应一定能自发进行; 如:Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g) 2. H 0,S0,S0,该反应在较高温度下能自发进行 如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),判断依据:G= HTS 0 , 反应能自发进行,11,化学反应的方向,化学位的表达:Z = H - T S根据热力学第二定律当Z 0时,反应
5、才能进行 Z=Z终-Z始0,即Z终 Z始如水向低处流,就是由高势能向低势能发展,体系放热 H0 :利于反应进行 熵增S0:也有利于反应进行 温度T越高,越有利反应进行,当H 0 时,就要看T S的大小了, T S越大,越有利于反应进行 因此,H 和T S是相互竞争的关系,从热力学角度,12,化学反应的方向,从原子质量角度,通过H 和T S的关系来判断反应方向并不是唯一的方法,还可以通过原子质量法 Polymer Handbook列出了下表,13,化学反应的方向,14,1、用向量方法推理看C、H2如何变成PE,得 4nH2+2nC (C2H4)n,化学反应的方向作业题,15,化学反应的方向作业题
6、,aC+bH2+c -(C2H4)n-=0 H: 2 b+4cn=0 C: a+2cn=0 所以 a=-2cn, b=-2cn. 代入 aC+bH2+c(C2H4)n =0中,有 -2cnC-2cnH2+c =0,整理得 2nC+2nH2 (C2H4)n,16,化学反应的方向作业题,2、密闭体系,CH3OH、H2、CO2、H2O、CO五种物质的反应方向如何,解:,17,0,4a+2b+2d=0 a+c+e=0 a+2c+d+e=0,c=2a+b,d=-(2a+b),e=-(3a+b),化学反应的方向作业题,18,化学反应的方向作业题,aCH3OH+bH2+(2a+b)CO2-(2a+b)H2O
7、-(3a+b)CO=0,等式可化为,aCH3OH+bH2+(2a+b)CO2 (2a+b)H2O+(3a+b)CO,19,化学反应的方向作业题,3、CH4、N2、O2、H2O、(加CH2O也行)等物自然界中能否自己生成甘氨酸(HOOCCH2NH2),20,化学反应的方向作业题,a b c d e,4 1 0 0,0 0 2 0,0 0 0 2,2 0 0 1,5 2 1 2,H,C,N,O,0,得, a=-2e b=-0.5e c=-1.75e d=1.5e,根据所得数据的正负性, CH4、N2、O2、H2O不能均作为反应物得到HOOCCH2NH2,21,物质世界总趋势,22,物质世界总趋势,
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