化学反应的方向

化学反应的方向第1页，共26页，2023年，2月20日，星期三我们都知道水是从高处流向低处，汇聚到湖泊、海洋等这种位置低、稳定的地方。【思考】（1）水能自发地从高处流向低处吗？（2）如何判断一个化学反应是否能自发进行？高山流水第2页，共26页，2023年，2月20日，星期三1.能利用焓变（ΔH）判断反应进行的方向。2.理解熵(S)的概念；能利用熵变(ΔS)判断反应进行的方向。3.掌握焓变和熵变对反应方向的共同影响。（重点）第3页，共26页，2023年，2月20日，星期三像这样在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程,叫做自发过程。认识常见的自发过程自然界中的水总是从高处往低处流，具有方向性。第4页，共26页，2023年，2月20日，星期三学过的很多化学反应具有方向性，试举例说明：1.煤气在空气中点燃就能燃烧；2.酸碱混合就发生中和反应；3.铁器暴露在潮湿空气中容易生锈；4.甲烷和氧气的混合气体遇明火就能爆炸；5.锌与CuSO4溶液反应生成Cu和ZnSO4……这些过程都是自发的，其逆过程是非自发的。【思考与交流】第5页，共26页，2023年，2月20日，星期三一定温度和压强下,无需外界帮助就能自动进行的反应。一、化学反应的方向:自发反应：(1)外界帮助：指除温度、压强以外的条件，如通电、光照等。(2)自发反应在

下才能实现。说明：恰当条件第6页，共26页，2023年，2月20日，星期三观察以下能自发进行的化学反应的热化学方程式，体会并总结这些自发反应的共同点是什么?(1)甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g)ΔH=－802.3kJ/mol(2)氢氧化亚铁被O2氧化：4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)====4Fe(OH)3(s)ΔH=-444.3kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=－571.6kJ/mol放热反应ΔH＜0第7页，共26页，2023年，2月20日，星期三二、焓变与化学反应方向的关系:根据焓变ΔH（能量）判断研究表明，ΔH＜0的放热反应多数能自发进行。这是一条经验规律即体系趋向于从高能状态转变为低能状态（稳定）。第8页，共26页，2023年，2月20日，星期三室温下冰块的融化；硝酸铵(NH4NO3)的溶解；NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)====CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)ΔH=37.30kJ·mol-1吸热过程有能自发进行的吗？NH4NO3(s)====NH4+(aq)+NO3-(aq)CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)高温【思考与交流】第9页，共26页，2023年，2月20日，星期三ΔH＜0的放热反应多数能自发进行，但不绝对，吸热反应也有能自发进行的。说明:反应焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一的因素。【归纳小结】第10页，共26页，2023年，2月20日，星期三BD下列过程不能自发进行的是_______。

A.天然气的燃烧CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g)ΔH=－802.3kJ·mol-1B.水由低处往高处流C.铁在潮湿空气中生锈（放热反应）D.室温下水结成冰E.NH4NO3溶解于水F.NaCl溶解于水【练一练】第11页，共26页，2023年，2月20日，星期三H2O2O2H2有些自发过程与能量高低无关，用焓变无法解释清楚。例如：同温同压条件下气体的混合研究发现决定反应能否自发进行的另一因素——熵。熵是衡量一个体系

的物理量，用符号S表示。混乱度【拓展提高】第12页，共26页，2023年，2月20日，星期三（2）同一物质在不同状态时熵值（S）不同。——符号S，单位是J·mol-1·K-1（1）熵值越大，体系的无序性越高，即混乱度越大。1.认识“熵”三、熵变与化学反应方向的关系:例如：S(水蒸气)>S(液态水)>S(冰)第13页，共26页，2023年，2月20日，星期三指反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变。所以：生成气体的反应，气体的物质的量增大的反应，熵值增大。ΔS=?反应产物的总熵-反应物的总熵ΔS＞0混乱度增大ΔS<0混乱度减小用ΔS表示。2.了解化学反应的熵变：

因为：S(气态)>S(液态)>S(固态)第14页，共26页，2023年，2月20日，星期三判断下列过程的熵变是大于零还是小于零？（1）H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)

（2）CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)（3）NaOH(s)====Na+(aq)+OH-(aq)（4）N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)ΔS＞0ΔS＞0ΔS＞0ΔS＜0高温高压催化剂【练一练】第15页，共26页，2023年，2月20日，星期三思考上述过程的方向性，体会熵变与反应的自发性有何关系?3.反应熵变与反应方向反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。这也是一条经验规律【思考与交流】第16页，共26页，2023年，2月20日，星期三2Al(s)+Fe2O3(s)====Al2O3(s)+2Fe(s)

ΔS=-39.4J·mol-1·K-1熵减小的反应在一定条件下能自发进行吗？熵减小的反应在一定条件下也可能自发进行。【思考与交流】第17页，共26页，2023年，2月20日，星期三研究表明，在

的条件下，化学反应的方向是焓变、熵变共同影响的结果。反应方向的判据是ΔH

-

TΔS。ΔH

-

TΔS<0

自发进行。ΔH

-

TΔS=0

。ΔH

-

TΔS>0

自发进行。反应能反应达到平衡状态反应不能四、焓变、熵变共同决定反应的方向：温度、压强一定第18页，共26页，2023年，2月20日，星期三在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH

-TΔS<0的方向进行，直到达到平衡状态。【归纳小结】第19页，共26页，2023年，2月20日，星期三1.ΔH>0ΔS<0ΔH

-TΔS

0

。2.ΔH<0ΔS>0ΔH

-TΔS

0。3.ΔH<0ΔS<0

ΔH

-TΔS

0。4.ΔH>0ΔS>0

ΔH

-TΔS

0。根据ΔH、ΔS的正负，快速判断反应能否自发进行？><低温时小于高温时小于ΔHΔS高温下反应自发进行低温下反应自发进行所有温度下反应都能自发进行所有温度下反应都不能自发进行第20页，共26页，2023年，2月20日，星期三反应的自发性只能判断出反应方向的理论可能性，不能确定过程是否一定会发生和反应的速率。注意例如：金刚石有向石墨转化的倾向。但是这种转化能否发生，什么条件下才能发生，反应的快慢程度，反应的程度如何，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。第21页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.常温常压下，ΔS>0的反应多数能自发进行。1.放热反应(ΔH＜0)多数能自发进行。3.焓变、熵变共同影响化学反应的方向。化学反应向ΔH-TΔS<0的方向自发进行。4.ΔH、ΔS的作用相反，且相差不大时，温度可能对化学反应的方向起决定性作用。第22页，共26页，2023年，2月20日，星期三影响因素：化学反应的方向

反应焓变

反应熵变共同影响吸热放热熵增熵减焓减小、熵增大有利于反应自发进行。能量判据熵判据第23页，共26页，2023年，2月20日，星期三1.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，多数能自发进行的反应是放热反应B.在同一条件下不同物质的熵值不同，其体系的混乱程度越大，熵值越大C.某反应能否自发进行取决于该反应是放热还是吸热D.某反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关C第24页，共26页，2023年，2月20日，星期三2.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