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 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 ? 化学反应原理的组成部分化学反应原理的组成部分 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； 正电荷是从电势高的地方向电势低的地方流动；正电荷是从电势高的地方向电势低的地方流动； 室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化； 墨水扩散；墨水扩散； 食盐溶解于水；食盐溶解于水； 火柴棒散落等。火柴棒散落等。 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
2、定的科学原理？ 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、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方流动生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动. 生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空生活中一般在室温下，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 过程都是自发的。过程都是自发的。 那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？
3、一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件 呢？呢？ 以上过程的反方向都不会自发进行以上过程的反方向都不会自发进行 ？ 1.自发过程自发过程:在在一定条件下一定条件下不需外力作用不需外力作用就就能自动进行能自动进行的过的过 程程. 自发过程的特征自发过程的特征：有明确的有明确的方向性方向性，具有做功的本领。，具有做功的本领。 要逆转必须借助外界做功。要逆转必须借助外界做功。 2.非自发过程非自发过程 ：在：在一定条件一定条件下，下，需要持续借助人为作用力需要持续借助人为作用力 才能进行的过程。才能进行的过程。 3. 自发反应自发反应:在
4、在一定条件下一定条件下无需外界帮助就能自动进行的无需外界帮助就能自动进行的 反应反应. 自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一部分。自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一部分。 说明说明：(1)自然界中水由高处往低处流是自发自然界中水由高处往低处流是自发 过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧 气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非 自发反应。自发反应。 (2)自发过程和自发反应可被利用来完成有自发过程和自发反应可被利用来完成有 用功。如向下流动的水可推动机器用功。如向下流动的水可推动机器 ，甲烷燃，甲
5、烷燃 烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃 烧反应设计成燃烧电池等。烧反应设计成燃烧电池等。 (3)非自发过程要想发生，则必须对它做非自发过程要想发生，则必须对它做 功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通 电可将水分解生成氢气和氧气。电可将水分解生成氢气和氧气。 (4)在讨论过程的方向时，指的是没有外界干在讨论过程的方向时，指的是没有外界干 扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加扰时体系的性质。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。如水泵某种作用，就可能出现相反的结果。如水泵 可以把水从低水位升至高
6、水位。可以把水从低水位升至高水位。 (5)反应的自发性也受外界条件的影响。如常反应的自发性也受外界条件的影响。如常 温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非 自发性的，但在自发性的，但在1273K时，这一反应就是自时，这一反应就是自 发的反应。发的反应。 下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这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？些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)
7、 H = H = - -2217.5 kJ2217.5 kJ molmol- -1 1 2Na(s) + Cl2Na(s) + Cl2 2(g) = 2NaCl(s) (g) = 2NaCl(s) H = H = - -822 kJ822 kJ molmol- -1 1 4Fe(s) + 3O4Fe(s) + 3O2 2(g) = Fe(g) = Fe2 2O O3 3(s)(s) H = H = - -1648.4 kJ1648.4 kJ molmol- -1 1 H H2 2(g) + F(g) + F2 2(g) = 2HF(g)(g) = 2HF(g) H H = = - -546.6
8、 kJ546.6 kJ molmol- -1 1 共同特点：共同特点：H 0时，反应不能自发进行时，反应不能自发进行 当当G= 0 G= 0 反应达平衡状态反应达平衡状态 结合教材结合教材P36P36“科学视野科学视野” 理解思考理解思考 2、用符合判据判断反应方向的有关规律 放热的熵增反应一定能自发进行，放热的熵减小反应或熵无明显 变化的反应，也可能自发进行，如氢气的燃烧、甲烷的燃烧等。 吸热的熵减小反应一定不能自发进行，而吸热的自发过程一定 是熵增加的过程，如：冰的融化。 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。 当焓变和熵变的作用相反时，如果而这相差悬殊，可能某一因 素占
9、主导地位。 此外，如果熵变和焓变的作用相反且相差不大时，温度有可能 对反应的方向起决定作用。 根据根据G0G0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具判断的只是反应能否自发进行的可能性，具 体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率等问题。体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率等问题。 2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) H = -78.03 kJ mol-1 S = 494.4 J mol-1 K-1 CO(g)=C(s,石墨石墨)+1/2O2(g) H = 110.5 kJ mol-1 S = -89.36 J mol-1 K-1 判断下列反应能否自发进行判断下列反应能否自发进
10、行 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s) H = -444.3kJ mol-1 S = -280.1 J mol-1 K-1 H (298K)= 178.2 kJ mol-1 S (298K)= 169.6 J mol-1 K-1 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g) 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
11、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 升至高水位；高温高压下可以使石墨转化为金刚石，升至高水位；高温高压下可以使石墨转化为金刚石， 实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的 本质仍然是非自发性的。本质仍然是非自发性的。 影响因
12、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 温度温度 【课堂测试】 1 1、下列过程是非自发的是、下列过程是非自发的是（ ） A A、水由高处向低处流；水由高处向低处流； B B、天然气的燃烧；天然气的燃烧； C C、铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈； D D、室温下水结成冰。室温下水结成冰。 2 2、碳酸铵（、碳酸铵（NHNH4 4）2 2COCO3 3在室温下就能自发地分解产生氨在室温下就能自发地分解产生
13、氨 气，对其说法中正确的是气，对其说法中正确的是（ ） A A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大； B 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 C、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，据能量判据不能自发分解； D 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。 D D A A 3 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是（ ） A A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的； B B、自发反应一定是熵增大，非
14、自发反应一定是熵减少或不变；自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变； C 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 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。 4 4、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是（ ） A A、吸热反应；吸热反应； B B、放热反应；放热反应； C C、熵增加反应；熵增加反应； D D、熵增加或者放热反应。熵增加或者放热反应。 C C D D 5 5、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，焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素， 多数的能自
15、发进行的反应都是放热反应。多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. 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. 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 E.E.非自发反应在一定条件下能实现非自发反应在一定条件下能实现 C 6 6、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、
16、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(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)；H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/mol C 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/mol D D、2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l); O(l); H=H=- -571.6 kJ/mol571.6 kJ/mol D D D D 7 7、
17、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（ ） 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) 8、某化学反应其、某化学反应其H= 122 kJ mol-1， S= 231 J mol-1 K-1，则此反应在下列哪，则此反应在下列哪 种情况下可自发进行种情况下可自发进行 ( ) 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
