高中化学 第二章 第四节 化学反应进行的方向（第1课时） 新人教版选修4

1、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,第1课时,选修4 化学反应原理,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,化学反应进行的方向,自发反应：在一定条件下不需外界帮助就能自动 进行的反应，称为自发反应,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,化学反应进行的方向,自然界中水总是从高处往低处流； 电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动； 室温下冰块自动融化； 墨水扩散； 食盐溶解于水； 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定的科学原理

2、,能量由高到低,化学反应进行的方向,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？ C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5 kJmol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJmol-14Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJmol-1H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJmol-1,化学反应进行的方向,共同特点：H O 即放热反应,放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，H O 有利于反应自发进

3、行,化学反应进行的方向,1、能量判据（焓判据,反应物的总能量高,生成物的总能量低,放热反应,H0,化学反应进行的方向,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（焓判据）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量即H 0,思考：是不是所有自发进行的化学 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,化学反应进行的方向,结论：H O有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要H O,2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l,2N2O5(g)=4NO

4、2(g)+O2 (g,NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g,焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的,H O,化学反应进行的方向,有序,混乱,化学反应进行的方向,混乱度与熵,混乱度： 表示体系的不规则或无序状态。 混乱度的增加意味着体系变得更加无序,熵： 热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S 体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大,化学反应进行的方向,在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向,熵增,同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小,熵变S：化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存

5、在着熵变。 S=S产物S反应物,化学反应进行的方向,火柴散落过程混乱度如何变化,从混乱度角度分析它们为什么可以自发,2、熵判据,化学反应进行的方向,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、墨水扩散过程和气体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应,导致混乱度增加的一些因素,化学反应进行的方向,自发反应一定是熵增加的反应吗,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l,结论：S O有利于反应自发进行， 自发反应不一定要S O,熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素,化学反应进行的方向,化学反应自发进行的方向,2、物质的混乱度趋于增加,1、物质具有的能量

6、趋于降低,H(焓变,S(熵变)0,放热反应,自发进行,不自发进行,不能定性判断,不能定性判断,H0,H0,H0,H0,S0,S0,S0,S0,熵增原理,0,化学反应进行的方向,思考交流： 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 能否自发 NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) 0 NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g) NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g,加热,反应能否自发还与温度有关,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,化学反应进行的方向,吉 布 斯,化学反应进行的方向,信息：体系自由能变

7、化（ G ）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响： G= H-TS（为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用G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G 0时可自发进行,请阅读所给信息，然后回答问题,自发进行,不自发进行,低温时,高温时,低温时,高温时,低温不自发,高温自发,低温自发,高温不自发,H,化学反应进行的方向,3、复合判据自由能变化G,GHT S,G单位：kJ/mol,G0，反应不能自发进行,化学反应进行的方向,H,S,化学反应进行的方向,2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g,H = -78.03 kJmol-1,S = 494.4 Jmol-1K-1,CO

8、(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g,H = 110.5 kJmol-1,S = -89.36 Jmol-1K-1,判断下列反应能否自发进行,化学反应进行的方向,4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s,H = -444.3kJmol-1,S = -280.1 Jmol-1K-1,H (298K)= 178.2 kJmol-1,S (298K)= 169.6 Jmol-1K-1,CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g,化学反应进行的方向,1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

9、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,注意,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,化学反应进行的方向,影响因素,焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发,温度,化学反应进行的方向,随堂训练,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.铁在潮湿空气中生锈 D.室温下水结成冰 2、碳酸铵在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是（ ）

10、 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,D,A,化学反应进行的方向,3、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 4、自发进行的反应一定是（ ） A.吸热反应 B.放热反应 C.熵增加反应 D.熵增加或者放热反应,C,D,化学反应进行的方向,5、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

11、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,C,化学反应进行的方向,6、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=+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/mol,D,化学反应进行的方向,D,7、下列反应中，熵减小的是（,A. (NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g,B. 2N2O5(g)4N