化学反应的方向 【 备课精讲精研 】高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三节化学反应的方向第二章化学反应速率与化学平衡[学习目标]1.了解自发反应和非自发反应的含义，能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。2.了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，利用焓变和熵变综合判断化学反应进行的方向(重、难点)。化学必修第一册人民教育出版社化学必修第二册人民教育出版社新课引入自然界中的自发过程一、自发过程与自发反应1.自发过程(1)含义：一定条件下，不借助外力就可自发进行的过程(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)(3)非自发过程：一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程哪些化学反应可自发进行？如何判断化学反应自发进行的方向？金属生锈、食物腐败思考讨论一、自发过程与自发反应一、自发过程与自发反应2.自发反应(1)含义：在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行

的反应

如钢铁生锈(2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应3.应用(1)自发反应可被用来做“有用功”。

如H2的燃烧可设计成燃料电池(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。

如电解水思考交流1.下列过程中属于自发过程的是____________(填序号)。①铵盐的溶解②烧碱与盐酸反应③Zn与稀H2SO4反应④将地下水抽至地面⑤Mg在空气中燃烧⑥铝热反应⑦墨水在水中的扩散⑧电解熔融的氯化钠①②③⑤⑥⑦需持续做功直流电作用下(1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。(2)非自发反应一定不能发生吗？在一定条件下能发生。一、自发过程与自发反应反思归纳对自发反应中“一定条件”的理解(1)包括能加快化学反应速率的条件，如“搅拌、研磨”等。(2)包括反应开始时需要、开始后就不再需要的条件，如“点燃、光照、加热、高温”等。一、自发过程与自发反应二、化学反应进行方向的判据

放<放<能19世纪，有人认为放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。1.焓变与化学反应的方向分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系。(3)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应为____热反应，常温下____自发进行。(4)2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g)该反应是____热反应，ΔH____0，____自发进行。吸能吸>能多数放热反应是自发进行的，有些吸热反应也可以自发进行，只用放热或者吸热(ΔH)判断反应是否自发是不全面的。1.焓变与化学反应的方向归纳总结二、化学反应进行方向的判据2.熵变与化学反应的方向固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖都能溶于水，是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？硝酸铵的溶解氢氧化钠的溶解蔗糖的溶解氯化钠的溶解ΔH>0ΔH<0焓变微乎其微是热效应吗？显然决定因素不是热效应有序程度降低，无序程度增大。用什么物理量来描述体系的无序程度？二、化学反应进行方向的判据(1)概念熵——用来度量体系混乱程度的物理量。符号S

熵变——生成物与反应物的熵值之差。符号ΔSS(水)：69.9J

mol-1K-1S(冰)

：47.9J

mol-1K-1S(水蒸气)：188.7J

mol-1K-1(2)熵值大小①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。2.熵变与化学反应的方向二、化学反应进行方向的判据2.熵变与化学反应的方向(3)熵变与化学反应进行方向的关系体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，

即ΔS>0。那么熵减，ΔS<0的反应就一定不能自发吗？交流讨论2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)

4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)以上反应可自发进行ΔS<0ΔS<0二、化学反应进行方向的判据2.熵变与化学反应的方向①自发进行的化学反应大多是熵增加的反应；

有些熵减小的化学反应也能自发进行。

不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。②与环境既没有物质交换也没有能量交换的孤立体系或绝热体系，

自发过程总向着熵增加的方向进行。(3)熵变与化学反应进行方向的关系归纳总结二、化学反应进行方向的判据2.熵变与化学反应的方向思考交流(1)反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS____(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常温下___(填“能”或“不能”，下同)自发进行。(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)该反应的ΔS____0，常温下_____自发进行。(3)自发反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS____0。(4)二氧化碳通入澄清的石灰水的反应Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)____自发进行。其ΔS____0。>能>能<能<焓变和熵变都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑焓变和熵变。二、化学反应进行方向的判据拓展•视野

吉布斯自由能（符号G）的定义式为G=H-TS。ΔG为反应的吉布斯自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力。在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，反应的方向可依据ΔG来判断。ΔG<0，反应正向能自发进行ΔG=0，反应到达平衡状态ΔG>0，反应正向不能自发进行二、化学反应进行方向的判据3.自由能与化学反应的方向(1)自由能：

ΔG＝ΔH－TΔS

(ΔG单位:kJ·mol－1；T:开尔文温度，单位K)ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。(2)反应方向与自由能的关系

化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。①当ΔG＜0时，反应能自发进行；②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态；③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。二、化学反应进行方向的判据化学反应方向的判断方法归纳提升类型ΔHΔSΔG反应的自发性1<0>0<0一定能自发2>0<0>0一定不能自发3<0<0正负决定于温度低温能自发4>0>0高温能自发二、化学反应进行方向的判据思考交流1.正误判断(1)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向(2)自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速发生(3)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程××√2.查阅资料可知2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。试着分析该反应室温(298K)下能否自发进行？该反应室温时，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9kJ·mol－1<0，能自发进行。二、化学反应进行方向的判据思考交流3.已知在100kPa、298.15K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＝＋178.3kJ·mol－1

ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，则(1)该反应_____(填“能”或“不能”)正向自发进行。(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为_________。ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·mol－1·K－1＞0不能1111.6K二、化学反应进行方向的判据自我测试1.(2021·浙江6月选考，17)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是A.1molCH4(g)<1molH2(g)B.1molH2O(g)<2molH2O(g)C.1molH2O(s)>1molH2O(l)D.1molC(s，金刚石)>1molC(s，石墨)√2.下列判断正确的是A.一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0B.反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应C.反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0D.2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应

的ΔH>0自我测试√ΔS<0ΔH－TΔS<0自发ΔS<0ΔH<0放热反应ΔS<0ΔS<0ΔH<0自我测试3.在低温条件下，下列过程能自发进行的是A.Na―→Na＋＋e－B.H2O(g)―→H2O(l)C.NH4Cl―→NH3↑＋HCl↑D.Cu＋H2SO4―→CuSO4＋H2↑√失电子，吸收能量的过程，低温下不能自发进行ΔH＜0、ΔS<0，低温，ΔH－TΔS<0，能自发进行ΔH＞0、ΔS＞0，低温下，ΔH－TΔS>0，不能自发进行铜不能与稀硫酸反应自我测试4.在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)

ΔH＝QkJ·