化学反应的方向和判断依据

1、 第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度自发进行的化学反应自发进行的化学反应NaNa投入投入H H2 2O O中中铁生锈铁生锈 高处水向低处流是一个可自动进行高处水向低处流是一个可自动进行的过程，那么低处水可以流至高处吗？的过程，那么低处水可以流至高处吗？ 在在“低水高流低水高流”的过程中一旦外的过程中一旦外界停止做功，该过程还能继续进行界停止做功，该过程还能继续进行下去吗？下去吗？思考与交流思考与交流自发过程：自发过程：在在一定一定条条件件下，下，不需要外力作不需要外力作用用就能自动进行的过程；就能自动进行的过程；非自发过程：非自发过程：在在一定条件一定条件下，下，需要外

2、力帮需要外力帮助才能实现的过程。助才能实现的过程。 请尽可能多地列举你熟知的自发过程。请尽可能多地列举你熟知的自发过程。 交流与讨论交流与讨论一一 自发反应自发反应: :在一定温度和压强下，无在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应，我们需外界帮助就能自动进行的反应，我们称之为自发反应。称之为自发反应。一定温度一定温度T T和压强和压强P P的目的：的目的：引发反应；引发反应；外界帮助外界帮助指指:通通电、光电、光照等；照等；以上自发反应的共同点以上自发反应的共同点放热反应放热反应H H0 0 自然界中的许多自发过程，无论是自然界中的许多自发过程，无论是物理过程还是化学过程，都有由能

3、量较物理过程还是化学过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向。高状态向能量较低状态转化的倾向。（能量越低越稳定）（能量越低越稳定）高能态高能态低能态低能态+能量能量化学反应的方向化学反应的方向能量判据能量判据（焓判据）（焓判据） 对于化学反应而言，放热反应就是一个由对于化学反应而言，放热反应就是一个由高能态向低能态变化的过程，因此，绝大多数高能态向低能态变化的过程，因此，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。多，体系能量降低得越多，反应越完全。 所以所以H H0 0 的反应有自发进行的倾向，的反应有自

4、发进行的倾向，焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。一。化学反应的方向化学反应的方向二二 判断化学反应方向的依据判断化学反应方向的依据1 1 焓判据：焓判据：自发反应有趋向于使体系的能量降低的倾向。自发反应有趋向于使体系的能量降低的倾向。即即 H H0 0 的反应有自发进行的倾向。的反应有自发进行的倾向。且且HH数值越大，越有利于反应的自发进行。数值越大，越有利于反应的自发进行。交流与讨论交流与讨论 “只有放热反应才可以自发进行，吸热只有放热反应才可以自发进行，吸热反应不能自发进行反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？，你同意这种观点吗？ 化学反应的方

5、向化学反应的方向判断下列过程中能量的变化情况：判断下列过程中能量的变化情况：吸热 请观察：这些物质的规则性、微粒间无规则请观察：这些物质的规则性、微粒间无规则排列程度有没有改变呢？如何改变？排列程度有没有改变呢？如何改变？1 1、冰融化成水、冰融化成水2 2、NHNH4 4ClCl（s s）+Ba(OH)+Ba(OH)2 2.8H8H2 2O(s)O(s) =2NH =2NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)3 3、硝酸氨溶于水、硝酸氨溶于水NHNH4 4NONO3 3(s) NH(s) NH4 4+ +(aq) + NO(aq) +

6、 NO3 3- -(aq)(aq)体系的混体系的混乱度增大乱度增大熵熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S S 除热效应外，决定化学反应能否自发进行的除热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是另一个因素是体系的混乱度体系的混乱度（微粒间无规则排微粒间无规则排列程度列程度）。大多数自发过程有趋向于体系混乱大多数自发过程有趋向于体系混乱度增大的倾向度增大的倾向. .熵变：反应前后体系熵的变化。熵变：反应前后体系熵的变化。符号：符号：SS S0 S0 ：体系的混乱度增大；：体系的混乱度增大；S0 S0 S0 的反应有自发进行的倾向的反应有自发进行的倾向.

7、.且且SS越大，越有利于反应的自发进行。越大，越有利于反应的自发进行。S=S（产物）（产物）S（反应物）（反应物） 根据你已有的知识经验，根据你已有的知识经验，判断下列过程的判断下列过程的熵变大于零还是小于零。熵变大于零还是小于零。H H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g)O(g)NaOHNaOH（s s）=Na=Na+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)(aq) CaCOCaCO3 3(s) = CaO(s) + CO(s) = CaO(s) + CO2 2(g)(g) 高温N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2（g g）2NH2NH3 3(g)(

8、g)问题解决问题解决S0S0S0S0S0S0S0S0还是还是0S0S0S0检测练习检测练习:小结： 综上所述综上所述, ,体系能量降低体系能量降低和和混乱度增加混乱度增加都都有促使反应自发进行的倾向有促使反应自发进行的倾向, ,即即焓变焓变和和熵变熵变共共同制约着化学反应进行的方向。同制约着化学反应进行的方向。 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, ,必须综合考虑反应的焓变必须综合考虑反应的焓变H H和熵变和熵变S S。 体系自由能变化（体系自由能变化（ G G ）综合考虑了焓变和熵）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：变对反应体系的影响： G G = =

9、H-TH-T S S（为热力学为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用G G判断化判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学。 0 0 ，一定能自发进行，一定能自发进行G = G = H HT TS S 0 0 ，达到平衡状态，达到平衡状态 0 0 ，一定不能自发进行，一定不能自发进行 例题：已知例题：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，H（298K）=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1请通过计算说明该反应在常温能否自发进行，在什么温请通过计算说明该反应在常温能否自发

10、进行，在什么温度下能自发进行。度下能自发进行。常温下：常温下： G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jmol-1K-110-3 =127.7kJmol-1所以，该反应在常温下不能自发进行。所以，该反应在常温下不能自发进行。若要让该反应自发进行，则若要让该反应自发进行，则G0，设温度为，设温度为T，代入，代入公式，求得公式，求得T=1051K所以，该反应在所以，该反应在1051K以上能自发进行。以上能自发进行。焓变焓变熵变熵变化学反应能否自发化学反应能否自发进行进行 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0一定自

11、发一定自发一定非自发一定非自发低温自发低温自发高温自发高温自发G = G = H HT TS SNH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) 低温可行低温可行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)高温可行高温可行 汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染的大气污染,有人提出通过有人提出通过2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 来处理来处理汽车尾气。汽车尾气。已知

12、室温（已知室温（298K、101KPa）下：）下：H = - 113.0 KJmol-1S = -143.5 Jmol-1K-1思考：如何加快反应速率思考：如何加快反应速率？一种汽车尾一种汽车尾气净化器。气净化器。H-TH-TS = - 69.68 KJS = - 69.68 KJmolmol-1-1 0, 0,因此，室温下反应能自发进行。因此，室温下反应能自发进行。1 1、实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。、实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解的叙述中，正确的是（对此说法的理解的叙述中，正确的是（ ）A A、所有的放热反应都是自发进行的、所有的放热反应都是自发

13、进行的B B、所有的自发反应都是放热的、所有的自发反应都是放热的C C、焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素、焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D D、焓变是决定反应是否具有自发性的判据、焓变是决定反应是否具有自发性的判据2 2、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D DC C课堂练习课堂练习3 3、2525和和1.011.0110105 5PaPa时，反应时，反应2N2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g

14、)+O2 2(g) (g) H=56.76kJ/molH=56.76kJ/mol，自发进行的原因是（，自发进行的原因是（ ）A A、是吸热反应、是吸热反应 B B、是放热反应、是放热反应C C、是熵减小的反应、是熵减小的反应 D D、熵增大效应大于能量效应、熵增大效应大于能量效应4 4、某反应其、某反应其H=-122kJ/molH=-122kJ/mol， S=-231JS=-231J. .molmol-1.-1.K K-1-1，则，则此反应在下列哪些情况下可自发进行（此反应在下列哪些情况下可自发进行（ ）A 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 B、在任何温度下都不能自发进

15、行、在任何温度下都不能自发进行C C、仅在高温下自发进行、仅在高温下自发进行D D、仅在低温下自发进行、仅在低温下自发进行D DD D5下列说法不正确的是下列说法不正确的是A. 焓变是个与反应能否自发进行有关的因素，多焓变是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是放热反应。数能自发进行的反应是放热反应。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C检测练习检测练习: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，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是焓变判断和熵变时候发生，多快才能完成，就不是焓变判断和熵变判断能解决的问题了。判断能解决的问题了。