1、第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 化学反应进行的方向化学反应进行的方向-推动力推动力化学反应原理的三个重要方面化学反应原理的三个重要方面化学反应快慢化学反应快慢-速率速率化学反应进行的限度化学反应进行的限度-化学平衡化学平衡第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，代城市中的大气污染物，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：人们提出通过以下反应来处理汽车尾
2、气：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）你能否判断这一反应是否自发进行？理论依你能否判断这一反应是否自发进行？理论依据是什么？据是什么？1 1、自发过程：、自发过程：在一定条件下，不借助外在一定条件下，不借助外力就能自动进行的过程。力就能自动进行的过程。2 2、自发反应：、自发反应：在给定的条件下，无须外在给定的条件下，无须外界做功，一经引发即能自动进行的化学界做功，一经引发即能自动进行的化学反应反应 。【概念界定】自发过程和自发反应【概念界定】自发过程和自发反应 如何判断一个过程，一个反如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？应能否自发进行？自然界中水总是从高处往低处流；自
3、然界中水总是从高处往低处流；自由落体运动自由落体运动室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水（香水、汽油）扩散；墨水（香水、汽油）扩散；食盐（食盐（NaOH、蔗糖等）溶解于水等。、蔗糖等）溶解于水等。镁条燃烧；酸碱镁条燃烧；酸碱中和；中和；铁器暴露在潮铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，遇明火就燃烧，锌与锌与CuSOCuSO4 4溶液会自动反溶液会自动反应生成应生成CuCu和和ZnSOZnSO4 4等，等，这些过程都是自发的，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发其逆过程就是非自发的。的。酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能酸碱
4、中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？自发发生的反应有何共同特点？【思考与交流】【思考与交流】共同特点：共同特点：H O即放热反应即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，稳定，H O有利于反应自发进行有利于反应自发进行从能量角度分析它们为什么可以自发？从能量角度分析它们为什么可以自发？一般情况下，一般情况下，H OH O即放热反应即放热反应易发生自发反应。易发生自发反应。能量判据（焓判据）：能量判据（焓判据）：【归纳与总结】【归纳与总结】一、化学反应方向的能量判据（焓判据）一、化学反应方向的能量判据（焓判据）体系趋向于从高能状态
5、转变为低能体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热状态（这时体系会对外做功或者释放热量量H 0）。）。放热反应过程中体系能量降低，因此放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行倾向。具有自发进行倾向。自发反应一定要自发反应一定要H O H O？1.1.H OH O有利于反应自发进行，自发反应不一定要有利于反应自发进行，自发反应不一定要H H 0 S 0 有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。从混乱度角度分析它们为什么可以自发？从混乱度角度分析它们为什么可以自发？【思考与交流】【思考与交流】【归纳与总结】【归纳与总结】自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，自发过程的体
6、系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，即熵变大于零（导致体系的熵增大，即熵变大于零（S S0)0)，这个原理叫熵增原理，用来判断过程的方向时，这个原理叫熵增原理，用来判断过程的方向时，就称为熵判据。就称为熵判据。熵判据：熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。方向转变的倾向。混乱度增加意味着体系变得更加无序。混乱度增加意味着体系变得更加无序。体系的有序性越高，混乱度越低，熵体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小。有序变无序值越小。有序变无序熵增的过程熵增的过程自发反应一定是熵增加的反应吗？自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe
7、2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=39.35Jmol-1K-1 结论：结论：S OS O，有利于反应自发进行，有利于反应自发进行，自发反应不一定要自发反应不一定要S OS O。熵变是反应能否自发进行一个熵变是反应能否自发进行一个 因素因素,但不是唯一因素。但不是唯一因素。铝热反应（铝热反应（S0）也能自发反应。）也能自发反应。G=HT S三、三、复合复合判据（自由能变化）判据（自由能变化）当当 G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行当当 G=0时，平衡状态时，平衡状态 一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关，恒温、恒压
8、下，反有关，又与反应熵变有关，恒温、恒压下，反应方向的判据是体系自由能变化（应方向的判据是体系自由能变化（G）温度对反应自发性影响的情况温度对反应自发性影响的情况 类类型型HSG G=HTS反应的自发性反应的自发性1+2+34+永远是永远是在任何温度都是自发在任何温度都是自发反应反应永远是永远是+在任何温度下都是非在任何温度下都是非自发反应自发反应在高温在高温+在低温在低温在低温是自发反应在低温是自发反应在高温是非自发反应在高温是非自发反应在高温在高温在低温在低温+在低温是非自发反应在低温是非自发反应在高温是自发反应在高温是自发反应需要注意：需要注意：过程的自发性只能用于判断过程的方向，过程的
9、自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。速率。例如教材例如教材P35P35涂有防锈漆和未涂防锈涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现；又如相同的，但只有后者可以实现；又如装在不装在不同地方的气体等例子。同地方的气体等例子。影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减小结：小结：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反
10、应自发小结小结在在298K、100kPa下该反应的下该反应的H113.0kJmol-1，S145.3 Jmol-1K1 汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，代城市中的大气污染物，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：人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）你能否判断这一反应是否自发进行？理论依你能否判断这一反应是否自发进行？理论依据是什么？据是什么？【课堂达标测试】【课堂达标
11、测试】n1 下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是 （）nA、水由高处向低处流；、水由高处向低处流；B、天然气的燃烧；、天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰。、室温下水结成冰。n2 碳酸铵（碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发地在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是分解产生氨气，对其说法中正确的是 （）nA、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；熵增大；nB、其分解是因为外界给予了能量；、其分解是因为外界给予了能量；nC、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；、其分解是吸热反应，据
12、能量判据不能自发分解；nD、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。DAn3、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （）nA、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；都是非自发的；nB、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；是熵减少或不变；nC、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；nD、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。n4、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是 （）nA、吸热反应；、吸热反应；B、放热反应；、放热反
13、应；nC、熵增加反应；、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。、熵增加或者放热反应。CDn5、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）；H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是自发进行的原因是 （）nA、是吸热反应；、是吸热反应；nB、是放热反应；、是放热反应；nC、是熵减少的反应；、是熵减少的反应；nD、熵增大效应大于能量效应。、熵增大效应大于能量效应。D6、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。多数的能自发进
14、行的反应都是放热反应。B.在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。的混乱程度越大，熵值越大。C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关影响有关CD8、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（）A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D.2CO(g)2C(s)O2(g)7、以下自发反应可用能量判据来解释的是、以下自发反应可用能量判据来解释的是()A、硝酸铵自发地溶于水、硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-571.6 kJ/molD
