1、2022-12-31第二章 化学反应速率和化学平衡第四节 化学反应进行的方向9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?化学反应原理的组成部分化学反应原理的组成部分2022-12-31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 这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性其中是否蕴藏了一定的科学原理？能量由高到低能量由高到低2022-12-31自然界中水总是从高处往低处流；这些生活中的现象自发反应：在自发反应：在下下需外界帮助就能需外界帮助就能 进行的反应，称为自发反应。进行的反应，称为自发反应。自发过程：在自发过程：在下，下，
2、借助外部力量就能借助外部力量就能 进行的过程。进行的过程。一.自发过程与自发反应：自发过程与自发反应：特点：1.单向不可逆.2.体系趋向从高能状态转变为 低能状态（能量变化）。3.体系有从有序自发转变为无序的倾向，即混乱程度增大。2022-12-31自发反应：在一定条件下不需外界帮助就能自动自发过程：在一定条下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些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？反应能自发进行的主要原因吗？C C3 3H H8 8(g)+5O(g)+5O2 2(g)=3CO(g)=3CO2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=-221
3、7.5 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)=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 H=-546.6 kJ-546.6 kJmolmol-1-1 2022-12-31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共同特点：
4、共同特点：H O H O 即放热反应即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，定，H O H O 有利于反应自发进行有利于反应自发进行2022-12-31共同特点：H O 即放热反应放热反应使体系能量降低，能1、能量判据（焓判据）反应物的总能量反应物的总能量高高生成物的总能量生成物的总能量低低放热反应放热反应H H0 02022-12-311、能量判据（焓判据）反应物的总能量高生成物的总能量低放热反高能高能状态状态低能状态低能状态思考：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？思思与与题题问问考考2022
5、-12-31日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律能量判据（焓结论：结论：H OH O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行，但自发反应不一定要但自发反应不一定要H OH O2NH2NH4 4Cl(s)+Ba(OH)Cl(s)+Ba(OH)2 28 H8 H2 2O(s)=NHO(s)=NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2 (g)(g)(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)
6、+NH3 3(g)(g)焓变只是反应能否自发进行的一个因素焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。思思与与察察观观考考H H O O2022-12-31结论：H 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的一熵变是反应能否自发进行的一个因素个因素,但不是惟一因素。但不是惟一因素。2022-12-31自发反应一定是熵增加的反应吗？2 H 2(g)+O 2(g)=2 H 根据你已有的知识和经验根据你已有的知识和经验,分析下列过程
7、的焓变、熵分析下列过程的焓变、熵变与反应方向变与反应方向 NHNH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)Cl(s)NHNH4 4Cl(s)=NHCl(s)=NH3 3(g)+HCl(g)(g)+HCl(g)NHNH4 4Cl(s)=NHCl(s)=NH3 3(g)+HCl(g)(g)+HCl(g)加热加热反应能否自发还与反应能否自发还与有关有关要正确判断一个化学反应能否自发进行要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须必须综综合考虑合考虑反应的反应的焓变焓变H H和熵变和熵变S S0 0 否 0 0 能 能能2022-12-31 根据你已有的知识和经验,分析下
8、列过程的焓变、熵变与反应方向2022-12-31美国物理化学家吉布斯 自由能G 9/2 7/2 0 2 2 1 7G=G=H-TH-TS S三三.复合判据（自由能变化复合判据（自由能变化G G）自由能变化自由能变化G G综合考虑了焓变和熵变对体系的综合考虑了焓变和熵变对体系的影响影响当当G0G0G0时，反应为非自发反应时，反应为非自发反应视视学学科科野野2022-12-31G=H-T S 三.复合判据（自由能变化G）自由能变化H HS S2022-12-31H S 9/2 7/2 0 2 2 1 9归纳：归纳：G=G=H-TH-T S S（为热力学温度，均为正为热力学温度，均为正值）。在值）。
9、在恒温、恒压恒温、恒压下，下，当当 G G 0 0时可自发进行时可自发进行。反应在该状况下能反应在该状况下能否自发进行否自发进行自发进行自发进行不自发进行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 H 2022-12-31归纳：G=H-T S（为热力学温度，均为正值）。在恒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，不能确定，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂有防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
10、过程的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。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系指的是没有外界干扰时体系的性质的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能。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升至高出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，实现的实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍
11、然是非自发性的。是非自发性的。2022-12-311 反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定理解熵的含义和熵的变化理解熵的含义和熵的变化1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等活泼金属与酸的置换反应熵增等2、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程
12、是熵增加的过程，如、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。两种理想气体的混合等。2022-12-31理解熵的含义和熵的变化1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，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，熵增大有利于反应自发结结总总识识知知温度温度2022-12-31影响因素：化学反应的方向 反应焓变 反应熵变共同影响吸热放熵与环境熵与环境熵增就是污染熵增就是污染熵与生命：熵与生命：衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，
13、衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度增大，当熵值达极大值时即死亡，增大，当熵值达极大值时即死亡，这是一个不可抗拒的自然规律。这是一个不可抗拒的自然规律。熵与社会熵与社会熵增就是社会混乱熵增就是社会混乱2022-12-31熵与环境熵增就是污染熵与生命：衰老是生命系统的熵的一种长期的1 1、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A.A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多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。数的能自发进行的反应都是放热反应。B.B.在同一条件下不
14、同物质有不同的熵值，其体系的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。混乱程度越大，熵值越大。C.C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热热D.D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关响有关C C课堂达标测试课堂达标测试2022-12-311、下列说法不正确的是（）C 课堂达标测试9/2 72 2、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 A、硝酸铵自发地溶于水、硝酸铵自发地溶于水B B、2N2N2 2O O5 5(g)=4NO
15、(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/molC C、(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)H=+74.9 H=+74.9 kJ/molkJ/molD D、2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H=-571.6kJ/molH=-571.6kJ/molD D2022-12-312、以下自发反应可用能量判据来解释的是()D 9/2 7/D D3 3、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是
16、（）A.(NHA.(NH4 4)2 2COCO3 3(s)(s)NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)B.2NB.2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)C.MgCOC.MgCO3 3(s)(s)MgO(s)MgO(s)COCO2 2(g)(g)D.2CO(g)D.2CO(g)2C(s)2C(s)O O2 2(g)(g)2022-12-31D 3、下列反应中，熵减小的是（）A.(N H 4 )4、某化学反应其、某化学反应其H=-122 kJmol-1，S=231 Jmol-1K-1，则此反应在下列哪种情，则此反应在下列哪种情况下可自发进行况下可自发进行 ()A在任何温度下都能自发进行。在任何温度下都能自发进行。B在任何温度下都不能自发进行。在任何温度下都不能自发进行。C仅在高温下自发进行。仅在高温下自发进行。D仅在低温下自发进行。仅在低温下自发进行。A A2022-12-31 4、某化学反应其H=-1 2 2 k J m o l-1，2022-12-31下课！9/2 7/2 0 2 2 2 9
