公开课：化学反应进行的方向

2011.10节化学反应进行的方向

2021/5/91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——?2021/5/92水总是自发地由高处往低处流自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的例子？2021/5/93①自然界中水总是从高处往低处流；②自由落体运动；③室温下冰块自动融化；④墨水扩散；⑤食盐溶解于水；⑥火柴棒散落等。⑦铁器暴露在潮湿空气中会生锈生活中的自发过程2021/5/94科学家是根据什么原理来判断一个化学反应能否发生？

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？能量由高到底有序变无序2021/5/95寻找反应能否自发进行的判据

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化学反应进行的方向2021/5/96常见的化学反应

镁条燃烧；酸碱中和；

锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等；这些过程都是自发的。2021/5/971、自发过程：在一定条件下，不用借助外部力量就能自动进行的过程（高山流水、自由落体运动等）。2、自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应（镁条燃烧、酸碱中和）。【归纳小结】如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？2021/5/98化学反应中的自发过程(1)甲烷燃烧：H4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=－802.3kJ/mol(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=－571.6kJ/mol共同点——?E反

>E生,△H<0放热反应2021/5/99一、自发过程与焓判据1、自发过程：在一定条件下不需要外力作用就可以自动进行的自发过程。☆共同特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。2、焓判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。放热反应E反

>E生,△H<02021/5/910练习1已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：①

C(金刚石、s)+O2(g)＝CO2(g)

△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程

C.石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低AC2021/5/911练习2知道了某过程有自发性之后，则可判断出过程的方向可确定过程是否一定会发生可预测过程发生完成的快慢可判断过程的热效应A2021/5/912

我们知道有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行（1）既不吸热也不放热的自发过程H2O2O2H22021/5/913（2）吸热的自发过程室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解；常温常压下N2O5的分解2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol碳铵的分解(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/mol2021/5/9142021/5/915二、熵、熵增原理、熵判据1．熵（S）：在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。2、熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。是在用来判断化学反应方向时就称为熵判据(△S)

。3．同一物质在不同状态时熵值大小：在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。体系混乱度有增加的倾向2021/5/916分析判断下来过程为什么能自发进行？1、两种理想气体的混合2、室温下冰块的融化；3、常温常压下N2O5的分解

2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol4、碳铵的分解

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/mol2021/5/917练习3碳铵[(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、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发分解D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。AC2021/5/918练习4下列反应中，在高温下不能自发进行的是D.CO(g)＝C(s)＋1/2O2B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D熵减熵增熵增熵增2021/5/919小结一、化学反应进行方向的判据1．焓判据

体系趋于从高能态变为低能态

△H＜02．熵判据

在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向

△

S＞02021/5/9202、吸热的自发过程应为熵增加的过程，

如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，

如两种理想气体的混合等。1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，

如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等……二、理解熵的含义和熵的变化2021/5/921CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？已知：△H(298K)=178.2KJ•mol

△S(298K)=169.6J•mol-1•K-1思考2021/5/922化学反应的最终判据到底是什么呢？△G=△H—T△S三、复合判据（自由能变化）当△G<0时，反应自发进行当△G>0时，反应不自发进行当△G=0时，平衡状态自主学习：P36科学视野2021/5/923▲需要注意：(1)很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变△G)将更适合于所有的过程。(2)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程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；又如装在不同地方的气体等例子。2021/5/924(3)在讨论过程的方向时，指的是没有外界对体系的干扰。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。如：①水泵可以把水从低水位升至高水位；②用高温可使石灰石分解；③高温高压石墨转化为金刚石。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。2021/5/9251、下列说法正确的是∶（）

A、凡是放热反应都是自发的，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。C【练习】2021/5/9262、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C2021/5/927A4、能用能量判据判断下列过程的方向的是(

)A．水总是自发地由高处往低处流

B．放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行

C．有序排列的火柴散落时成为无序排列

D．多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大3、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/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD2021/5/9285、下列说法中正确的是(

)

A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应

B．非自发进行的反应一定不可能发生反应

C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应

D．常温下通电，2H2O==H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应6、已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。根据所学知识判断，下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是(

)A．2O3(g)===