化学中能判断反应能否自发进行的条件是什么?

2025-03-23 13:11:25
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回答(1):

反应是否可以自发进行要看ΔH-TΔS(即吉布斯自由能)是否小于零,小于零的反应就可以自发。
常见的是四大反应基本类型中的置换和复分解反应,置换反应要求反应前的单质比生成的单质活泼(例金属和酸、盐的反应);复分解反应要求生成物中有沉淀、气体或水。
置换反应的要求升级为氧化还原反应的强弱律,就是说反应物的氧化、还原性要强于生成物;要把复分解反应的条件升级为产物中有会离开溶液的物质(难溶、易挥发、难电离等),从而使反应物某些离子浓度下降。
化学反应的自发性的判断
1、自发过程:在一定的条件下,不需要外力就可以自动进行的过程。
2、焓变判断:一个自发的过程,体系趋向是由能量高的状态向能量低的状态转化。对化学
反应而言,放热反应有自发的倾向。但是,吸热反应也有自发的,发热反应也有不自发的。
3、熵变判断:在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增加。
4、自由能变△G的的判断方法

△G=△H-T△S
△G<0,反应正向自发进行。

△G=0,反应处在平衡状态。

△G>0,反应逆向自发进行。
①一个放热的熵增加的反应,肯定是一个自发的反应。
△H<0,△S>0,△G<0
②一个吸热的熵减少的反应,肯定是一个不自发的反应。
△H>0,△S<0,△G>0
③一个放热的熵减少的反应,降低温度,有利于反应自发进行。

△H<0,△S<0,要保证△G<0,T要降低。
③一个吸热的熵增加的过程,升高温度,有利于反应自发发生。
△H>0,△S>0,要保证△G<0,T要升高得足够高。
自发反应
:在给定的条件下,无需外界帮助,一经引发即能自动进行的过程或反应,称为自发反应。化学热力学指出,熵增加,焓减小的反应必定是自发反应。自发反应不一定是快速反应。
化学热力学指出,熵增加,焓减小的反应必定是自发反应。自发反应不一定是快速反应。
如无钯作催化剂常温常压下氢氧混合气可长期保持无明显反应。在同等条件下,自发反应的逆反应都是非自发的,须给予外力对之作功才能进行。

回答(2):

δg=δh-tδs
(kj/mol)
吉布斯自由能相关书籍封面(1)
  g叫做吉布斯自由能。因为h、t、s均为状态函数,所以g为状态函数

吉布斯自由能的变化可作为恒温、恒压过程自发与平衡的判据。

  吉布斯自由能改变量。表明状态函数g是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力。反应过程中g的减少量是体系做非体积功的最大限度。这个最大限度在可逆途径得到实现。反应进行方向和方式判据。

  吉布斯自由能的变化可作为恒温、恒压过程自发与平衡的判据。

吉布斯自由能随温度和压强变化很大。为了求出非标准状况下的吉布斯自由能,可以使用范特霍夫等温公式:

  δg
=
δg0
+
rt
\ln
j

  其中,δg0是同一温度、标准压强下的吉布斯自由能,r是气体常数,j是反应熵。

  温度的变化在δg0的使用上表现出来,不同的温度使用不同的δg0。非标准状况的δg0需要通过定义式(即吉布斯等温公式)计算。压强或浓度的变化在j的表达上表现出来

>w非
反应以不可逆方式自发进行

  =w非
反应以可逆方式进行

  不能进行

  若反应在等温等压下进行不做非体积功,即w非=0则

  <0
反应以不可逆方式自发进行

  =0
反应以可逆方式进行

  >0
不能进行

  等温等压下体系的吉布斯自由能减小的方向是不做非体积功的化学反应进行的方向。

  任何等温等压下不做非体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减少。

在等温等压反应中,如果吉布斯自由能为负,则正反应为自发,反之则逆反应自发。如果为0,则反应处于平衡状态。此时,根据范特霍夫等温公式,δg
=
δg0
+
rt
\ln
j,j变成平衡常数,于是有:

  δg0
=
-rt
ln
k

  要注意,使用范特霍夫等温公式时,δg和δg0的温度一定要相等。

  这样,我们可以推出以下结论:

  δg0>0时,k<1;

  δg0=0时,k=1;

  δg0<0时,k>1。

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