第一节化学反应的方向

第一节化学反应的方向第一页，共30页。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？第一页第二页，共30页。第二页第三页，共30页。高山流水高山流水第三页第四页，共30页。自由落体运动第四页第五页，共30页。散热第五页第六页，共30页。①自然界中水总是从高处往低处流；②电流总是从电势高的地方向电势低的地方流动；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。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？第六页第七页，共30页。以“物体由高处自由下落”为代表，探究自发过程中有哪些变化趋势。（释放热量或对外做功）—有趋向于最低能量状态的倾向共同特点：高能态→低能态+能量第七页第八页，共30页。1.自发过程:在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程.2.自发过程的特征：有明确的方向性，具有做功的本领；要逆转必须借助外界做功。小结一下思考：自然界中有许多自然而然发生的现象，物质间的化学反应是否也能自然发生呢？请联系已学知识举例。(1)在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水；而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠。(2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。第八页第九页，共30页。9/22/2023

在一定条件下，无需外界帮助一经引发就能自动进行的反应。一、自发反应定义：注意：(1)一定条件指：一定的温度和压强不一定是常温外界帮助可以是如通电、光照等。(2)”一经引发”指能自发进行化学反应但要自发反应需在恰当条件下才能实现.说明反应有像某个方向发生的趋势但不一定实际发生第九页第十页，共30页。(1)钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)

△H=－368kJ/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——放热反应△H＜0一、反应焓变与反应方向第十页第十一页，共30页。自发过程的能量判据能量判据：自发过程的体系倾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)，这一经验规律就是能量判据。能量判据又称焓判据，即△H＜0(放热)的反应有利于反应自发进行，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。自发反应一定要△H<O？第十一页第十二页，共30页。N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

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

△H=+74.9kJ/mol这些反应也能自发进行

实验事实

第十二页第十三页，共30页。△H<O有利于反应自发进行，自发反应不一定要△H<O；多数能自发进行的化学反应是放热反应，但是放热反应不一定能自发进行。焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。结论：第十三页第十四页，共30页。交流.研讨你已知道，固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖都能溶解于水，它们溶解的过程与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？

NH4NO3

溶解过程中NaOHNaC1、蔗糖吸热放热焓变微乎其微第十四页第十五页，共30页。火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？从混乱度角度分析它们为什么可以自发？第十五页第十六页，共30页。H2O2O2H2气体混合前：体系是有序的；气体混合后：体系的有序性降低，体系的混乱度增加（1）既不吸热也不放热的自发过程第十六页第十七页，共30页。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碳酸铵的分解(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/mol固态变液态混乱度增加固态变离子态混乱度增加气体分子数增加混乱度增加气体分子数增加混乱度增加⑵吸热的自发过程第十七页第十八页，共30页。【归纳与总结】自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，混乱度增加。为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性。对于一个由大量粒子组成的体系，人们定义一个物理量——熵第十八页第十九页，共30页。二、反应熵变与反应方向体系混乱度越大，熵值越大；1.

熵：描述体系混乱度的物理量符号S

单位：J·mol-1·k-1

2.影响熵的因素：①同一条件下，不同的物质的熵不同②同一物质，聚集状态不同则熵不同：S(g)>S(l)>S(s)第十九页第二十页，共30页。水的不同聚集状态的混乱程度【结论】对于同一种物质：S(g)＞S(l)＞S(s)

混乱度越大，熵值越大第二十页第二十一页，共30页。4.反应的熵变（△S）：

化学反应存在着熵变。反应熵变（△S表示）对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。

△S=S（反应产物）-S（反应物）5.熵增加的反应：（△S>0）

产生气体的反应气体的物质的量增加的反应等3.熵增加过程：固体溶解、物质（如水）的汽化、墨水的扩散、气体的扩散等。第二十一页第二十二页，共30页。

根据下表的数据回答问题：

1.熵增反应一定能自发进行吗？

2.能自发进行的反应一定是熵增加反应吗？

3.熵变对反应方向有什么影响？

第二十二页第二十三页，共30页。事实证明,熵增加有利于反应的自发进行。许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行,如：有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行，如：2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)

△S=57.16J.mol-1.K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

△S=169.6J.mol-1.K-1C(s,石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

△S=133.8J.mol-1.K-1

第二十三页第二十四页，共30页。事实上有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。如：2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

△S=－39.35J•mol-1•K-1结论：

△S>O有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S>O熵变是反应能否自发进行一个因素,但不是惟一因素。第二十四页第二十五页，共30页。三、焓变与熵变对反应方向的共同影响研究表明，在温度、压强一定的条件下，化学反应是反应的焓变和熵变共同影响的结果。反应方向的判据：△H－T△S<0反应能自发进行△H－T△S=0反应达到平衡△H－T△S>0反应不能自发进行△H－T△S这个判据用文字表述为:在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向△H-T△S＜0的方向进行，直至达到平衡状态。第二十五页第二十六页，共30页。温度与反应方向的关系如下图〖拓展视野〗第二十六页第二十七页，共30页。〖结论〗1、△H＜0，△S＞0的反应一定能自发进行；2、△H＞0，△S＜0的反应一定不能自发进行；3、当反应的焓变和熵变影响相反时，如果