1、第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应速率化学平衡?第四节第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的方向34水总是自发地由水总是自发地由高处往低处流高处往低处流5自发过程：自发过程：在一定条件下，不借助在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程外部力量就能自动进行的过程自发反应：自发反应：在给定的一组条件下，在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。就称为自发反应。如何判断一个过程，一个反应如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？能否自发进行？6【思考与交流】【
2、思考与交流】下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？它们应能自发进行的主要原因吗？它们有何共同特点？有何共同特点？C C3 3H H8 8(g)+5O(g)+5O2 2(g)=3CO(g)=3CO2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=-2217.5 kJH=-2217.5 kJmolmol-1-12Na(s)+Cl2Na(s)+Cl2 2(g)=2NaCl(s)(g)=2NaCl(s)H=-822 kJH=-822 kJmolmol-1-14Fe(s)+3O4Fe(s)+3O2 2(g)=Fe(g)
3、=Fe2 2O O3 3(s)(s)H=-1648.4 kJH=-1648.4 kJmolmol-1-1H H2 2(g)+F(g)+F2 2(g)=2HF(g)(g)=2HF(g)H=-546.6 kJH=-546.6 kJmolmol-1-17共同特点：共同特点：H 0 即放热反应即放热反应8一、能量判据（焓判据）一、能量判据（焓判据）n能量判据：能量判据：自发过程的体系趋向自发过程的体系趋向于于从高能状从高能状态转变为低能状态态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或这时体系会对外部做功或释放热量，即释放热量，即H0)，这一经验规律就是，这一经验规律就是焓判据焓判据。9【思考与交流】【思考
4、与交流】思考：是不是所有自发进行的化学思考：是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的？反应都是放热的？能量判据又称焓判据，即H0的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。结论：结论：H 0，有利于反应自发进行，但自发反应，有利于反应自发进行，但自发反应不一定不一定H 0H=+56.思考：是不是所有自发进行的化学下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？它们有何共同特点？如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程信息：体系自由能变化（G）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：G
5、=H-TS（为热力学温度，均为正值）。1、下列说法不正确的是（）4 kJmol-1H2(g)+F2(g)=2HF(g)从能量角度分析它们为什么可以自发进行？（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。A、是吸热反应；必须综合考虑体系的焓变和熵变一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关【探究】【探究】反应自发进行还有哪些推动因素呢？反应自发进行还有哪些推动因素呢？墨墨水水扩扩散散扑克牌的多次洗牌扑克牌的多次洗牌固固体体的的溶溶解解火柴的散落火柴的散落由有序变为无序由有序变为无序人们为了解释这样一类与能量状态的高低无人们为了解释这样一类与能量状
6、态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在关的过程的自发性，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着另一种能够推动体系变化的因素熵熵二、熵判据二、熵判据1.熵熵是用来描述体系的混乱度的物理量，用是用来描述体系的混乱度的物理量，用符号符号S表示，单位表示，单位：Jmol1k1，体系混乱度体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小。小。2.熵变熵变(S)：S=S生成物S反应物 反应过程中反应过程中产生产生气体的反应，气体物质的气体的反应，气体物质的量量增加增加的反应，熵变通常都是正值的反应，熵变通常都是正值(S 0)，为为熵增加的反
7、应熵增加的反应16同一物质，同一物质，S（）S（l）S（s）3.熵判据熵判据：自发过程的体系趋向于由：自发过程的体系趋向于由有序有序状状态转变为态转变为无序无序状态，导致体系的熵增大状态，导致体系的熵增大(S0)，这一经验规律叫做这一经验规律叫做熵增原理熵增原理。4.混乱度越大越稳定混乱度越大越稳定,S 0 有利于反应自有利于反应自发进行。发进行。1、冰、冰 液态水液态水 水蒸气水蒸气2、氯化钠晶体溶于水、氯化钠晶体溶于水3、自发进行的吸热反应：、自发进行的吸热反应：N2O5分解：分解：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H=+56.7kJ/mol碳酸铵的分解：碳酸铵的分解：(NH4)2
8、CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9 kJ/mol共同点：共同点：S 0【探究】【探究】下列自发过程中熵变的特点：下列自发过程中熵变的特点：（2）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)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=39.35Jmol-1K-1 结论：结论：S 0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 0【思考与交流】【思考与交流】熵变是反应能否自发进行的一个因素熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不但不是唯一因素。是唯一因素。根据熵判椐，体系有由有序自发地变为无序根据熵判椐
9、，体系有由有序自发地变为无序的倾向。气态熵值大，反应沿着从有序到无序方的倾向。气态熵值大，反应沿着从有序到无序方向进行。向进行。（1 1）离子反应）离子反应发生发生条件之一是产生气体，利用条件之一是产生气体，利用熵判椐进行解释？熵判椐进行解释？19CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个这个反应能否自发进行？反应能否自发进行？已知：已知：H(298K)=+178.2KJmol-1,S(298K)=+169.6Jmol-1K-120思考：思考：化学反应是否能够自发进行的最终化学反应是否能够自发进行的最终判断依据是什么呢？判断依据是什么呢？正确判断一个化学反应是否能够自发进行正确判断一个化
10、学反应是否能够自发进行必须综合考虑体系的必须综合考虑体系的焓变焓变和和熵变熵变21G=H TS三、复合判据（自由能变化）三、复合判据（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，反应达到平衡状态时，反应达到平衡状态NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)H 0 S 0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H 0 S0判断这两个反应判断这两个反应什么条件下自发什么条件下自发进行？进行？低温可行低温可行高温可行高温可行22信息：信息：体系自由能变化（体系自由能变化（G）综合考虑了焓变和熵变）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：对反应体系的影响：G=H-T S（为
11、热力学温度，为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用均为正值）。在恒温、恒压下，用 G判断化学反应在该判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当状况时自发进行的方向显得更为科学（当 G 0时可自时可自发进行）。发进行）。反应在该状况下能否自反应在该状况下能否自发进行发进行 任何温度下都自发进行任何温度下都自发进行任何温度下都不自发进行任何温度下都不自发进行低温时低温时,高温时高温时低温时低温时,高温时高温时低温不自发低温不自发,高温自发高温自发低温自发低温自发,高温不自发高温不自发 H 视视学学科科野野2、碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是
12、（）A、是吸热反应；能量判据：自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量，即H0)，这一经验规律就是焓判据。一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热从能量角度分析它们为什么可以自发进行？5、下列反应中，熵减小的是（）2KJmol-1,1、下列说法不正确的是（）2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)已知：H(298K)=+178.如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？根据熵判椐，体系有由有序自发地变为无序的倾向。（2）有不少吸热过程也能自发进行D、熵增大效应大于能量效应。C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)必须综合考虑体系的焓变和
13、熵变熵变(S)：S=S生成物S反应物任何温度下都不自发进行焓减小有利于反应自发，一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热1 1反应的自发性只能用于判断反应的方向反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。【注意注意】2 2在讨论过程的方向时，在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体指的是没有外界干扰时体系的性质系的性质。如果允
14、许外界对体系施加某种作用，就。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位处升至高水位处；高温高压下可以使石墨转化为金处升至高水位处；高温高压下可以使石墨转化为金刚石，刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。过程的本质仍然是非自发性的。3 3由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据复合判据(吉布斯自由能变化吉布斯自由能变化G G)来判断反应进行的来判断反应进行的方向是最全面最科学的，它更适合于所有
15、的过程。方向是最全面最科学的，它更适合于所有的过程。【注意注意】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共同 影响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，焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发熵增大有利于反应自发26【课堂达标测试】【课堂达标测试】1、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，多数能自发进行的反应都是放热反应。多数能自发进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
16、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C273、25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（）A、是吸热反应；是吸热反应；B、是放热反应；是放热反应；C、是熵减少的反应；是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D2、碳酸铵、碳酸铵(NH4)2
17、CO3在室温下就能自发地分解产生在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是（氨气，对其说法中正确的是（）A、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；B、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；C、其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解；其分解是吸热反应，据能量判据能自发分解；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。A28D5、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)4、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/mol C、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6 kJ/molD29谢谢！
