高中化学 第2章第1节化学反应的方向同步素材 鲁科版选修4.doc

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1、细说“自发反应”关于“自发反应”的概念在课本中只是简单一提，并未做具体描述，许多同学在学习中理解起来感到困难，搞不清楚到底什么样的反应是自发反应。下面本文对此概念加以解释，希望对同学们的学习有所帮助。课本概念是这样描述：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能进行的过程称为自发过程。在这一概念中有两个注意的问题：（1）“一定条件”是具体是指什么？（2）什么样的“力量”是“外部力量”？⑴“一定条件”是指“一定的温度一定压强”。在没有任何语言环境下，即没有上下文的情况下讲：“CaCO3＝CaO+CO2是不自发的”，并没有实际意义的，因为该反应在常温常压是非自发的，而在高温常压下则

2、是自发发生的。我们通常讲“某某反应不自发”“某某反应自发”其实都是指在常温常压下的反应。（补充说明：通常用于判断反应能否自发进行的吉布期自由能计算公式：△G＝△H-T△S，因为公式中有T，所以△G是大于0还是小于0一定温度有关。且公式所用△H其实是一个与温度压强都有关的物理量，所以讨论△G是大于0还是小于0，一定是要在一定温度与压强下进行的讨论。除此之外△G也与反应物的浓度有关。关于这些内容，说实在的，因为热力学学得不好，我自己也说不清，欢迎同行们加以指导）⑵什么样的“力量”是“外部力量”？通常的反应条件比如“升温”“加压”“加热”“撞击”“点燃”“加入催化剂”等等，是不是呢？首先说明“

3、外部力量”并不包括，“升温”“加压”因为我们讨论一个反应能否自发进行的前提是“一定条件下”，即一定的温度一定压强下，所以“升温”“加压”并非我们所讨论的“力量”。下面我们再通过对NH4NO3爆炸反应、2H2+O2＝2H2O这两个反应对“加热”“撞击”“点燃”“加入催化剂”进行分析。NH4NO3通常并不一定能发生爆炸，而在撞击或加热时，却能剧烈反应，发生爆炸。那么是不是“撞击”“加热”使得不能自发进行的反应变得能自发进行呢？NH4NO3突然加热到高温，或受猛烈撞击，会发生爆炸性分解：2NH4NO3＝2N2↑＋O2↑＋4H2O，反应△H<0△S>0，所以该反应在任何温度都能自发进行，通常并不

4、一定能发生爆炸，并非不能发生反应，而仅仅是反应太慢，以致一般观察方法不能观察到反应正在每时每刻地进行着，而撞击或加热是将反应加快手段，使得反应现象更加明显，易于察觉，“撞击”或“加热”并未将一定条件下不自发的反应变得可自发时行。2H2+O2＝2H2O，由科学分析可知常温下是自发的，但通常须要点燃才能使两者发生反应，如果仅是将H2与O2混合，常温下并不能观察到有明显现象，即通常被认为不能发生反应。其实我们可通一定手段就可以在常温下观察该反应确实能自发进行，例如将2H2+O2＝2H2O设计成原电池反应，通过观察电流计的电流变化来确定反应在常温下就能自发进行，也能通过加入催化剂（如钯粉，也可能

5、是Pt粉，记不清了，明早再查）使H2与O2的混合气体快速生成水。这里设计原电池或加入催化剂的以作用与点燃是一样的，都是加快反应速度率，放大实验现象，使得反应过程更容易被观察。所以“设计原电池”“加入催化剂”点燃”并不是将2H2+O2＝2H2O由不自发转变为可发生的“外部力量”。那么到底什么样的“力量”是“外部力量”呢？从热力学来分析“外部力量”应该是对体系做“有用功”，那么什么是“有用功”呢？和中学生讨论这一热力学的概念问题显然有点困难。所以我们不防把问题改为：什么样的反应条件能使不自发的反应能得以发生呢？这个问题相对比较容易回答，例如2H2O＝2H2+O2常温下是不自发的，但可以设计一

6、个电解池，使H2O分解成H2和O2，显然“通电”即是我们所讨论的“外界的帮助”，也就是热力学中所述的“有用功”的一种1