1、第二章 第四节化学反应进行的方向河北省宣化县第一中学 栾春武我们已经知道工业上可以用焦炭还原氧化铁得到金属铁：3C+2Fe2O3 4Fe+3CO2 但是金属铝冶炼时，却是用电解熔融氧化铝的方法：2Al2O3 4Al+3O2能不能也用焦炭还原氧化铝得到金属铝呢？3C+2Al2O3 4Al+3CO2?Na3AlF6自然界中有许多自然而然的现象发生，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的例子？铁制容器暴露在潮湿空气中会自发生锈；自发反应：在下，需外界持久帮助就 能进行的反应，称为自发反应。自发过程：在下，借助外部力量就能进行的过程。阅读课本P34 交流与讨论举例说明什么是自发反应？如何判断一个反
2、应过程能否自发进行呢？2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)H=368 kJmol-14Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)H=444.3 kJmol-1NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)H=57.3 kJmol-1H2(g)+F2(g)=2HF(g)H=546.6 kJmol-1 上述这些反应在一定条的件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？n能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(H0)。n对于化学反应而言，放热过程中体系能量降低，因此有自发进行的倾向，且放出的热量越多，体系能量降
3、低越多，反应越完全。共同特点：HO 即放热反应一般能自发进行放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，HO 有利于反应自发进行。反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应H0高能状态低能状态思考：是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的呢？思与题问考(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)H0NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(l)+CO2(g)H0不是结论：HO有利于反应自发进行，但自发反应不一定都要HO2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)NH3(g)+BaCl2(aq)+10H2O(l)焓变只是判断反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。思与察观考讨与
4、流交论阅读教材p35火柴散落过程混乱度如何变化？从混乱度角度分析它为什么可以自发发生？即在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，即熵增加（S0）有利于自发进行。在化学上用熵(符号S)来量度这种混乱(或无序)的程度。增大混乱程度越大越稳定1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。2、固体的溶解过程、品红扩散过程和气体扩散过程。3、产生气体的反应和气体的物质的量增加的反应。清识知单在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做，也是反应方向的另一个重要判剧由于反应中生成气体是熵增大的过程，所以增大了反应的自发性。与之类似的如用浓磷酸
5、与食盐固体反应制取HCl气体，对复分解反应来说看似矛盾，但生成了HCl气体，是熵增大的过程，HCl脱离反应体系，使得反应得以正常进行。在熔融态，用金属钠与KCl反应制取钾，把反应温度控制在金属钾的沸点以上，使钾以气体形式产生，既是熵增大的过程，又是减少生成物浓度平衡向正反应方向移动的过程等，都是利用理论知识来解释使看似不能发生的反应得以进行。教材P35【学与问】发生离子反应的条件之一是产生气体，请你利用熵判椐进行解释？由此你对于理论的指导作用是否有新的体会？结论：SO有利于反应自发进行，但自发反应不一定都要S0熵变是反应能否自发进行的又一个因素,但不是唯一因素。自发反应一定是熵增加的反应吗？你
6、想一想有没有由气态转变成固态的反应？也就是熵减小的反应也能自发进行。不一定。【思考与交流】NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)S0有，如：再如：2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=39.35Jmol-1K-1 能自发进行 根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向 焓变 熵变 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)加热要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反应的焓变H和熵变S。S0H0H 0S0反应是否自发还可能与有关2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=+78.03
7、 kJmol-1S=494.4 Jmol-1K-1反应是否自发确实还与有关CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H(298K)=+178.2 kJmol-1S(298K)=169.6 Jmol-1K-1化学反应进行方向的判据、能量判据(焓判据）：是判断化学反应进行方向的判据之一。2、熵判据：能量最低原理。熵增原理。是判断化学反应进行方向的另一判据。3、复合判据：能量判据结合熵判据小结：阅读教材p36 科学视野练习：判断下列过程的焓变、熵变的正负（填“0”或“0”），并指出哪些能够用焓判据判定？哪些能够用熵判据判定？（1）溶解少量蔗糖于水中，H_；S_；（2)纯碳和氧气反应生成 CO(g)
8、，H_；S_；（3）液态水蒸发变成水蒸气，H_；S_；（4）CaCO3(s)加热分解生成CaO(s)和CO2(g)，H_；S_。00000000焓、熵判据判定熵判据判定熵判据判定熵判据判定实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。G H TS当H0，S0时，G0.这时反应自发进行；当H0，S0时，G 0.这时反应不自发进行；当H0，S0或 H 0，S0时，反应是否自发与温度有关。在恒温、恒压下，综合考虑判断化学反应自发性的判据：自由能(G)与焓变、熵变的关系：3.复合判据：1反应的自发性只能用于判断反应的方向
9、，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相同的，但只有后者可以实现。2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水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。注意：【例题】工业上可以用焦炭还原氧化铁得到金属铁，但是金属铝冶炼时，却是用电解熔融氧化铝的方法。请从自由能的角度判断为什么不能用焦炭还原Al2O3炼制金属铝？已知：298 K时，2Al2O3(s)+3C(s)4Al(s
10、)+3CO2(g)H+2171 kJ/mol S635.5 J/(molK)解：G HTS 2 171 kJ/mol298 K635.510-3 kJ/(molK)1981 kJ/mol因此室温下反应不能自发进行。该反应为吸热的熵增加反应，升高温度可使HTS0，使反应能自发进行。假设反应焓变与反应熵变不随温度变化而变化即：当G0时，反应才能发生，有：21711000J/molT635.5J/(molK)0 得：T3416 K所以当T3416K时，该反应才能自发进行，而这么高的温度在工业生产中一般是很难满足的。【课堂达标测试】1、下列过程是非自发的是（）A.水由高处向低处流；B.天然气的燃烧；C
11、.铁在潮湿空气中生锈；D.室温下水结成冰。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：（）A.其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；B.其分解是因为外界给予了能量；C.其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA3、下列说法正确的是（）A.凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；B.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.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。CC4、吸热反应一定是()A.非自发的化学反应B.释放能量 C.贮存能量 D.反应需要加热 5、在25
12、和1.01105Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H +56.76kJ/mol 自发进行的原因是（）A.是吸热反应；B.是放热反应；C.是熵减少的反应；D.熵增大效应大于能量效应。D6、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，多数的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吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关C7、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 B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H=
13、+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/molD8、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)D 9、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况下可自发进行 ()A.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 C.仅在高温下自发进行 D.仅在低温下自发进行A思考P36习题P36习题参考答案1.铵盐溶解常常是吸热的，但它们都能在水中自发地溶解。把两种或两种以上彼此不发生反应的气体依次通入到同一个密闭容器中，它们能自发地混合均匀。2.在封闭体系中焓减和熵增的反应是容易自发发生的。在判断化学反应的方向时不能只根据焓变H0或熵增中的一项就得出结论，而是要全面考虑才能得出正确结论。感感 谢谢谢谢，精品课件资料搜集
