化学反应的方向 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1+

第二章

化学反应速率与化学平衡第三节

化学反应的方向第一课时

化学反应的方向新课导入自然界中水总是自动从高处往低处流；电流总是从自动电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；墨水自动扩散；食盐自动溶解于水；火柴棒自动散落等。上述过程有何共同点？有明显的自发性如何理解自发性了？自发过程与自发反应自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。非自发过程：在一定条件下，需要持续借助人为作用力才能进行的过程。生活中常见的自发过程这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。自发过程与自发反应自发反应：在一定条件下，无需外力，有能自动发生反应的趋势的一类反应，称为自发反应。1.自发反应具有方向性：即在一定条件下反应的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行2.自发反应是指该反应过程有自发进行的倾向：但不一定能够实际发生，发生时速率也不一定大，非自发反应在一定条件下也可能发生。如煤的燃烧是自发反应，但在常温下不能自发进行。PS：自发过程与自发反应思考：1.从能量角度分析这些自发过程过程一般有什么共同特点？2.在一定的温度、压强条件下，有的化学反应也是自发进行的，如何判断化学反应自发进行的方向？对外做功或释放热量高能状态低能状态化学反应进行的方向与焓变的关系大多数放热反应可以自发进行。请猜测焓变(ΔH)与反应自发进行的关系△H=-285.8kJ·mol-1△H=-216.8kJ·mol-1△H=-57.3kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)Zn(s)+CuSO4

(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)放热反应(△H<0)具有自发进行的倾向反应热反应过程能量反应物生成物思考：可否依据△H的正负将化学反应分为自发反应和非自发反应？化学反应进行的方向与焓变的关系能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H＜0）。对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应∆H＜0化学反应进行的方向与焓变的关系2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=＋74.9kJ/mol下列反应也能够自发进行NaHCO3(s)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=＋31.4kJ/mol思考：什么因素驱动了吸热反应的自发进行？花香四溢、酒香扩散、食盐溶解于水有什么共同的特点？

CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)△H=＋178.5kJ/mol高温有序混乱化学反应进行的方向与熵变的关系【熵、熵变的概念】(1)熵的概念：自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S，单位：J/(mol·K)。熵值越大，体系的混乱度越大(2)熵变：生成物与反应物的熵值之差，用ΔS表示化学反应进行的方向与熵变的关系(1)同一条件下，不同的物质熵值不同(2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)(3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大(4)反应过程中气体物质的量增加的反应是熵增大(5)固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程是熵增大【影响熵大小的因素】化学反应进行的方向与熵变的关系【思考】下列自发过程的熵变有何特点？(1)冰→液态水→水蒸气(2)氯化钠晶体溶于水(3)自发进行的吸热反应：N2O5分解：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)

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

ΔH=+74.9kJ/mol共同点：熵（S）增加ΔS=S产物总熵－S反应物总熵化学反应进行的方向与熵变的关系2.熵变与反应方向熵变（△S）△S=S(产物）-S(反应物）△S>0,熵增反应△S<0,熵减反应体系趋向于从有序状态转变为无序状态，因此熵增反应(△S>0)具有自发进行的倾向。熵变只是判别反应能否自发进行的一个因素，但也不是唯一因素。自由能与化学反应的方向思考：我们已经知道:ΔH<0有利于反应自发;ΔS>0有利于反应自发。这两个因素都对反应的自发性产生重要影响，但都有各自的局限性，那么我能不能把这两个因素合并起来,一块考虑呢?自由能与化学反应的方向

研究表明：在等温、等压条件下封闭体系中，自由能的变化综合反应了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：（G：自由能T：绝对温度)

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△G=△H-T△S当△G＜0时，

反应能自发进行当△G＞0时，反应不能自发进行当△G＝0时，反应达到平衡状态注意：∆G这个判据指的是在T、P一定的条件下反应自动发生的趋势，即反应发生的可能性，并不能说明反应能否实际发生和发生的速率！复合判据△G不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关△H△S∆H>0∆S<0所有温度下反应不能自发进行∆H<0∆S<0低温下反应自发进行∆H>0∆S>0高温下反应自发进行∆H<0∆S>0所有温度下反应自发进行总结归纳化学反应方向的判断焓判据熵判据复合判据放热过程中体系能量降低，ΔH＜0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故焓变只是影响反应反向的一种因素①熵的大小：同种物质，熵值：气态>液态>固态②熵判据：体系的无序程度增加(即熵增)，ΔS＞0反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也能自发进行，故熵变只是影响反应方向的一种因素＞0，反应不能自发进行ΔH-TΔS=0，反应达到平衡＜0，反应能自发进行随堂训练1.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法正确的是(

)A．该反应是熵增大的反应B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂C．该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是增大反应的速率D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应C随堂训练2.下列说法正确的是（）A.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随堂训练3.下列对于化学反应方向说法正确的是(

)A．反应3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)在一定条件下能自发进行，

说明该反应的ΔH＞0B．常温下反应2Na2SO3(s)＋O2(g)=2Na2SO4(s)能自发进行，则ΔH＜0C．反应2Na2O2(s)＋2CO2(g)=2Na2CO3(s)＋O2(g)能自发进行，

则该反应的ΔH＞0D．一定温度下，反应2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH＜0B随堂训练4.石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)+O2(g)=CO2(g)Δ