1、化学反应进行的方向化学反应进行的方向第二章第二章 化学反应速率化学反应速率和化学平衡和化学平衡研究化学反应进行的快慢研究化学反应进行的程度研究化学反应能否发生的问题-化学反应速率问题化学反应速率问题-化学平衡问题化学平衡问题-化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应原理自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；墨水扩散，食盐溶解于水墨水扩散，食盐溶解于水1 1、生活中的自发过程、生活中的自发过程 生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向不会自动进行；方流动，其反方向不会自动进行；室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气
2、中会生室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。都是自发的，其逆过程就是非自发的。高山流水高山流水钢铁生锈钢铁生锈自发过程：在自发过程：在一定一定条条件件下，下，不需要外力作用不需要外力作用就就能能自动进行自动进行的过程；的过程；非自发过程：在非自发过程：在一定条件一定条件下，下，需持续借助人为需持续借助人为 作用作用才能进行的过程。才能进行的过程。一、自发过程与非自发过程自发过程与非自发过程点燃点燃2H2+O2=2H20 NaOH+HCl=NaCl+H2O通电通电2
3、H2O=2H2+O2自发反应：自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地在给定的一组条件下，一个反应可以自发地 进行到进行到显著程度显著程度，就称为自发反应。，就称为自发反应。人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）注意：注意：1.自发过程是一种倾向，不一定发生。自发过程是一种倾向，不一定发生。例如：绑紧口的气球里面的气体和没绑口的气球里面例如：绑紧口的气球里面的气体和没绑口的气球里面的气体都有自发混合到大气里面的倾向，但是只有的气体都有自发混合到大气里面的倾向，但是只有没绑口的气球里面的气体能够混合到大气中。没绑口的气球里
4、面的气体能够混合到大气中。2、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程发生的速率。过程发生的速率。如钢制器件腐蚀、酸碱中和等例子。如钢制器件腐蚀、酸碱中和等例子。3、反应的自发性也受外界条件的影响。如石灰石分解，、反应的自发性也受外界条件的影响。如石灰石分解，常温下是非自发的，但在常温下是非自发的，但在1273K时是自发的反应。时是自发的反应。人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）知道了某过程有自发性之后，则知道了某过程有自发性之后，则A.可判断出过程的方向可判断出过程的方向
5、B.可确定过程是否一定会发生可确定过程是否一定会发生C.可预测过程发生完成的快慢可预测过程发生完成的快慢D.可判断过程的热效应可判断过程的热效应A练习：练习：人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程(1)钠与水反应：钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)H=368 kJ/mol(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=571.6kJ
6、/mol共同点共同点 放热反应放热反应H0人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）1.1.焓判据焓判据：自发过程的体系趋向于从高能状态：自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放这时体系会对外部做功或释放热量热量)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。反应进行方向的判据之一。二、焓判据放热反应使体系能量降低，放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，能量越低越稳定，H 0结论：有结论：有不少吸热过程也能自发不少吸热过程也能自发进行。
7、进行。人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）3、火柴棒散落、火柴棒散落4、墨水扩散、墨水扩散由有序变为无序由有序变为无序1、放在同一密闭容器中的不同气态物质，不需要任何、放在同一密闭容器中的不同气态物质，不需要任何外界作用，气态物质会通过分子的扩散自发形成均匀外界作用，气态物质会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物的混合物2、硝酸铵溶于水能自发、硝酸铵溶于水能自发向水中扩散，并且吸热向水中扩散，并且吸热熵熵相同点相同点：这些过程都是自发的，当中有的与物质的能量这些过程都是自发的，当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，
8、但用焓判据却高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚。无法解释清楚。为了解释这样一类与能量状态的高为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素另一种能够推动体系变化的因素人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）混乱度：混乱度：不规则或无序状态不规则或无序状态。表示混乱度表示混乱度人教版-化学选修四化学反应进行的方
9、向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）三、熵、熵增原理、熵判据1.熵：在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵（S，单位:Jmol-1K-1）。2.熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理(S0)。体系混乱度有增加的倾向3.熵判据：用熵变(S)来判断化学反应方向时就称为熵判据。人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）1、体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，体系混乱度越小，熵值越小。熵值越
10、小。同一物质，同一物质，S（g）S（l）S（s）。）。2、熵变熵变S：化学反应中要发生物质的变化或物质状态的化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着变化，因此存在着熵变熵变S=S产物产物S反应物反应物3、产生气体产生气体的反应、的反应、气体物质的物质的量增大气体物质的物质的量增大的的反应，熵变通常都是正值反应，熵变通常都是正值(S 0)，为熵增加，为熵增加反应。反应。人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）S(g)S(l)S(s)三种状态下水的熵三种状态下水的熵 冰冰 水水 水蒸气水蒸气人教版-化学选修四化学反应进行
11、的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）【学与问学与问】：35页页 根据熵判椐，生成气体的过程是熵增根据熵判椐，生成气体的过程是熵增大的过程，增大了反应的自发性。大的过程，增大了反应的自发性。（1 1）发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵）发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵判椐进行解释？判椐进行解释？N2O5分解分解：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H=+56.7kJ/mol 碳铵的分解：碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9 kJ/mol 自发进行的吸热反应自发进行的吸热反应人教版-化学选修四化
12、学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）练习练习1 1：碳铵：碳铵(NH4)2CO3 在室温下就能在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是的是A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解据不能自发分解D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。A人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（
13、优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）练练习习2.关于下列过程熵变的判断不正确的是（关于下列过程熵变的判断不正确的是（）A.溶解少量食盐于水中，溶解少量食盐于水中，S 0 B.纯碳和氧气反应生成纯碳和氧气反应生成CO S 0 C.H2O（g）变成液态水）变成液态水S 0 D.CaCO3加热分解为加热分解为CaO和和CO2,S 0C人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）-10的液态水能自动结冰成为固态的液态水能自动结冰成为固态熵熵减小，减小，但是它能够自发进行。但是它能够自发进行。铝热反应是铝热反应是熵减小
14、熵减小反应，它在一定条反应，它在一定条件下也可自发进行。件下也可自发进行。因此熵判据判断过程的方向也是不全因此熵判据判断过程的方向也是不全面的面的人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）2、物质的混乱度趋于增加物质的混乱度趋于增加1、物质具有的能量趋于降低物质具有的能量趋于降低 H(焓变焓变)S(熵变熵变)0焓焓(H)判据判据熵熵(S)判据判据放热反应放热反应熵增原理熵增原理0人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）自由能变化自由能变化在一定条件下，一个化学反应能否自
15、发进行，既与反在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应应焓变（焓变（H H）有关，又与反应有关，又与反应熵变（熵变（S S）有关。在有关。在温度、压强一定的条件下，我们要判别化学反应的方温度、压强一定的条件下，我们要判别化学反应的方向要考虑向要考虑H H、S S共同影响的结果。共同影响的结果。人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）G=HT S三、复合判据（自由能变化）三、复合判据（自由能变化）当当G0时，时，反应反应不自发不自发进行进行NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)H 0 S 0CaCO3(s)=CaO(s)
16、+CO2(g)H 0 S0判断这两个反判断这两个反应什么条件下应什么条件下自发进行？自发进行？低温可行低温可行高温可行高温可行当当G=0时，时，反应到达平衡状态，反应到达平衡状态，人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）复合判据吉布斯自由能变吉布斯自由能变G=H-TS(0反应可以自发进行)H S S G G反应在该状况下反应在该状况下能否自发进行能否自发进行 低温时,高温时低温时,高温时自发进行不自发进行低温不自发,高温自发低温自发,高温不自发人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向
17、课件（优秀课件）小结 化学反应进行方向的判据1.焓判据：焓判据：2.熵判据：3.复合判据：能量降低的方向能量降低的方向,就是反应容就是反应容易进行的方向易进行的方向(H0)吉布斯自由能减小的方向，吉布斯自由能减小的方向，就是反应容易进行的方向就是反应容易进行的方向(G0)人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）1.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.放热反应不一定是自发进行的反应放热反应不一定是自发进行的反应B.吸热反应一定是非自发进行的吸热反应一定是非自发进行的C.自发进行的反应一定容易发生自发进行的反应一定容易发生D.反应
18、速率快的一定是自发进行的反应速率快的一定是自发进行的2.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的发的B自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应熵减小或不变的反应C自发反应在恰当条件下才能实现自发反应在恰当条件下才能实现D自发反应在任何条件下都能实现自发反应在任何条件下都能实现会发生AC人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）3.下列对熵的理解不正确的是下列对熵的理解不正确的
19、是()A同种物同种物 质气态时熵值最大，固态时熵值最小质气态时熵值最大，固态时熵值最小B体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大C与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D25、1.01105 Pa时，时，2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)是熵增的反应是熵增的反应4.下列关于判断过程的方向的说法正确的是下列关于判断过程的方向的说法正确的是()A所有自发进行的化学反应都是放热反应所有自发进行的化学反应都是放热反应B高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反
20、应应C由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程于所有的过程D同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同CC人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）5.某反应：某反应：A=B+C在室温下不能自发进行，在高温在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程下能自发进行，对该反应过程H、S的判断正确的判断正确的是的是()AH0、S0 BH0、S0CH0、S0 DH0、S06.对于化学反应方向的确定，下列说法中正确的是对于化学反应方向的
21、确定，下列说法中正确的是()A温度、压力一定时，放热的熵减小的反应一定温度、压力一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行能自发进行B温度、压力一定时，焓因素和熵因素共同决定温度、压力一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向一个化学反应的方向C反应焓变是决定反应能否进行的惟一因素反应焓变是决定反应能否进行的惟一因素D固体的溶解过程与熵变无关固体的溶解过程与熵变无关DB人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）7.闪电时空气中的闪电时空气中的N2和和O2发生反应：发生反应：N2(g)O2(g)2NO(g)H180.50 kJ/m
22、ol，S247.7 J/(molK)，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是是()A在在1 000时，此反应能自发进行时，此反应能自发进行B在在1 000时，此反应不能自发进行时，此反应不能自发进行C该反应能自发进行的最低温度约为该反应能自发进行的最低温度约为730D该反应能自发进行的最高温度约为该反应能自发进行的最高温度约为730 K解析若反应能自发进行，须满足解析若反应能自发进行，须满足HTS0，即，即18050 kJ/molT247.7 J/(molK)103 kJ/J0，解之可得解之可得T728.7 K，即当温度高于，即当温度高于728.7 K时该反应能时该反应能自发进行。自发进行。A人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）人教版-化学选修四化学反应进行的方向课件（优秀课件）
