化学反应进行的方向微课

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[想一想][分析与评价][结论]这些自发反应的共同特点是：都是放热反应，反应体系的能量降低（△H＜0），因此具有自发进行的倾向。科学家由此提出用焓变来判断化学反应进行的方向——即自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态——此时体系会对环境做功或释放热量，△H＜0，这就是焓判据。化学反应自发进行的方向判据之一1.焓判据——或能量判据即：△H＜0（或焓减）的反应有自发进行的倾向。即：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1[想一想]有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1[分析与评价]显然，这些反应是焓增的，只依据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。那么，判断反应进行的自发性方向还有什么因素呢？[讨论分析]有序排列的火柴散落成无序排列，那种状态更“稳定”？[规律]火柴散落成无序排列的状态比较“稳定”。即：物质的聚集倾向往往是从有序到无序（即混乱）[结论]即：体系自发趋向于从有序状态转变为无序状态——即△S＞0(熵增)的反应有自发进行的倾向。[思考与分析]分析下列自发过程的混乱度的变化？冰→水→水蒸气。氯化钠晶体溶于水。分子的排列越来越没有规律，状态越来越混乱。氯化钠晶体中的阴阳离子的排列从有序有规则排列，变为水溶液中的无序无规则的自由状态，混乱度增大。[回顾][小结]同理，以上两个吸热反应自发进行的原因，一是N2O5分解，由2体积变为有NO2和O2共存的5体积，混乱度是增大的；碳酸铵的分解也是一个混乱度增大的反应。化学反应自发进行的方向判据之二2.熵判据——[结论]什么是熵、熵变呢？1.混乱度：表示由大量粒子组成体系的不规则或无序状态。2.熵：用来度量体系

程度的物理量。熵值越大，

程度越大。符号为

。单位：J·mol－1·K－1。

3.熵值的大小：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)

S(l)

S(s)。＞＞

5.熵判据：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵

增大

，即ΔS＞0。这一经验规律叫做熵增原理——是判断化学反应进行方向的另一判据——熵判据。4.熵变(符号ΔS)

：△S=S产物－S反应物。即：体系有自发地向混乱度增加(即

熵增)的方向转变的倾向，因此可用

熵变来判断反应进行的方向。[小结]一个自发的过程（或反应）就是要符合自发过程的两大变化趋势：①能量趋于减小（如△H＜0）；②混乱度趋于增大（如△S＞0）。例1：2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)298K时，ΔH＝－78.03kJ/mol，ΔS＝＋494.4J·mol－1·K－1例2.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？已知：△H(298K)=+178.2kJ•mol-1,

△S(298K)=+169.6J•mol-1•K-1据：△Ｇ＜０即

ΔH－TΔS<0才自发，故有：T＞ΔH/ΔS=178.2×1000/169.6K≈1050.7K。[结论]在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既可能与反应焓变有关，又可能与反应熵变有关。在温度、压强一定的条件下，我们要判别化学反应的方向往往要综合考虑△H、△S共同影响的结果。△Ｇ＜０即

ΔH－TΔS<0

△Ｇ＝０即ΔH－TΔS＝0

△Ｇ＞０即

ΔH－TΔS>0

反应方向△H（能量判据）△S（熵判据）复合判据化学反应自发进行的方向判据之三3.复合判据——ΔG=ΔH－TΔS（T为绝对温度）反应能自发进行反应达到平衡状态

反应不能自发进行焓判据和熵判据的应用1.由焓判据知∶放热过程（△H﹤0）常常是容易自发进行；2.由熵判据知∶若干熵增加（△S﹥0）的过程是自发的；3.很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据——自由能（△G）将更适合于所有的反应过程。焓减熵增总结：在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。放热反应的焓变小于0，熵增加反应的熵变大于0，都对ΔG=ΔH－TΔS＜0有所贡献，因此，焓减和熵增均有利于反应自发进行。[2014·浙江理综T27]（14分）煤炭燃烧…SO2。……相关反应的热化学方程式如下：

ΔH1＝＋218.4

kJ·mol¯1（反应Ⅰ） CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)请回答下列问题： （1）反应Ⅰ能自发进行的条