1、第1节 化学反应的方向 汽车尾气中主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气的想法。2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) +2CO2(g)联 想 质 疑这个方法是否可行？你有理论支持吗？交 流 研 讨 19世纪，一些化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s) H=444.3 kJ/mol但是，有不少吸热反应也能自发进行，如：NH4HCO3(s)+CH
2、3COOH (aq)=CO2(g)+ CH3COONH4(aq)+H2O(l) H=+37.30 kJ/mol一、反应焓变与反应方向一、反应焓变与反应方向 另外，有一些反应焓变不大的吸热反应，在室温下不能自发进行，在高温条件下其焓变并没有显著减小，但反应却能自发进行。CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H(298K)=+178.2 kJ/molH(1200K)=+176.5 kJ/mol结论1：不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 H0的反应多数能自发进行，但不绝对，吸热反应也有能自发进行的。二、反应熵变与反应方向二、反应熵变与反应方向固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖都能溶于水，
3、是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？交 流 研 讨热效应：热效应：硝酸铵的溶解氢氧化钠的溶解蔗糖的溶解氯化钠的溶解H0焓变微乎其微固体溶解过程的一个共同点是固体中整齐排列的离子或分子进入溶液，溶质的离子或分子由有序变为无序有序变为无序，形成均匀溶液。这一过程中体系的有序的程度降低，无序程度增大有序的程度降低，无序程度增大。用什么物理量来描述体系的无序程度？为了描述体系的无序程度，定义了一个物理量熵。符号S，单位是Jmol-1K-1 熵值越大，体系的无序程度越高，即混乱度越高。 纯物质的熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。例如，同一条件下，不同物质的熵不同；同一物
4、质，S(g)S(l)S(s)。1.熵2、熵变S =S生成物-S反应物(气体体积增多的反应)(气体体积减小的反应)S0(熵增)S0 CaCO3 (s)=CaO (s) + CO2(g)2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S=-39.4 Jmol-1K-1事实上，有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行：结论2：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 一般熵增反应有利于反应自发进行； 熵变是反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 三、用焓变与熵变综合判断反应方向三、用焓变与熵变综合判断反应方向 研究表明，在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学
5、反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为H - TS。 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着H -TS 0的方向进行，直到达到平衡状态。 吉布斯自由能（符号G）的定义式为G=H-TS。G为反应的吉布斯自由能变GHTS，表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力。在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，反应的方向可依据G来判断。 G0，反应正向不能自发进行拓 展 视 野化学反应化学反应能否正向自发进行能否正向自发进行2KClO3(s)= 2KCl(s)+3O2(g) -78.3kJ/mol 494.4J/mol/KCO(g)=C(s,
6、石墨石墨)+1/2O2(g) 110.5kJ/mol -89.4J/mol/K4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)= 4Fe(OH)3(s)-444.3kJ/mol-280.1J/mol/KCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 37.30kJ/mol184.0J/mol/K任何温度下都能正向自发进行任何温度下都不能正向自发进行低温下能正向自发进行高温下能正向自发进行思考：判断下列反应自发进行的可能性对于给定条件下不能正向自发进行的化学反应，可以通过改变条件（如温度、压强、浓度）使反应能够正向自发进行。用于汽车尾气净化的反应例析2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) +2CO2(g)已知在298 K、100 kPa下，H746.8 kJmol1，S197.5 Jmol1K1。HTS746.8 kJmol1298 K(197.5103 kJmol1K1) = - 687.9kJmol10因此，室温下反应能正向进行，但需要催化剂来加速。身 边 的 化 学请判断此反应能自发进行吗？
