《2.3 第三节 化学反应的方向》参考课件

第四节化学反应进行的方向1.了解自发反应的焓判据。2.了解混乱度熵的概念及熵增原理。3.根据反应的焓变和熵变两个判据，判断反应自发进行的可能性。4.了解根据吉布斯自由能变判定化学反应的方向。学习目标：科学判据：理论指引，少走弯路汽车尾气带来严重的环境问题。为减少污染，人们创造性地设计新反应：2NO+2CO=N2+2CO2一个化学反应在给定的条件下（通常指温度和压强）能否自发进行？以及在什么条件下有可能按照我们预期的方向发生？这个“判据”是什么呢？化学反应的方向预期方向飞流直下：不借助外力自发过程与非自发过程过程1:水的流动高处抽水上山：借助水泵，持续消耗电能低处自发非自发过程2:热量传递高温物体低温物体自发非自发100°C的沸水<100°C的温水沸水可以自发变凉，但是这杯凉水是不可能自发变成沸水的。自发过程与非自发过程一段时间后热量传递给周围空气=室温的凉水最终自发非自发过程3:氢气燃烧水的电解2H2+O2=2H2O①在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的氢气的燃烧自发过程与非自发过程处于高水位的水有向低处流动的趋势，但是现在被大坝拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势。水从高处到低处可以用来发电氢气燃烧可以设计成原电池②自发过程可以对外界做功③“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，更不能确定发生的速率。“非自发”也不代表不能发生。自发过程与非自发过程④“自发”是一定条件下的自发，条件变了，可能由原来的“自发”变成“非自发”自发非自发过程4:钢铁生锈钢铁生锈也是自发反应，但是速率很慢。过程6:春天冰融水自发过程5:冬天水结冰自发自发过程与非自发过程自然界中水总是从高处往低处流；正电荷是从电势高的地方向电势低的地方流动；室温下冰块自动融化；墨水扩散；食盐溶解于水；火柴棍散落等。思与题问考体系趋向于从高能态到低能态体系趋向于从“有序”到“无序”自发过程的特点有哪些？下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？交考思流H2(g)+

O2(g)＝H2O(l)

△H＝-286KJ/mol12NaOH(aq)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+H2O(l)△H＝-57.3KJ/molZn(s)+CuSO4(aq)

＝

ZnSO4(aq)+Cu

(s)△H＝-216.8KJ/mol

H2(g)+Cl2(g)＝

HCl(g)△H＝-92KJ/mol12

Na(s)+H2O(l)

＝

NaOH(aq)+H2(g)△H＝-184KJ/mol12反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应△H＜0共同特点：△H<O即放热反应。结论：放热反应体系能量降低，具有自发倾向。能量降低在一定

下，不借助

就能自动进行的过程。条件

自发过程体系趋向于从

能状态转变为

能态，这时体系对外部

或释放

。一、焓判据1.自发过程：在一定

下不需外界帮助就能

进行的反应。2.自发反应：低能态高能态3.焓判据：

反应体系能量降低，具有自发进行的倾向,易发生。外力高低做功能量条件自动放热结论：2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H＝+74.9KJ/mol1.有些吸热反应也是自发进行的；2.焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的；3.以上自发反应是增体反应或生成气体（相当于增体），实质是混乱度增加。思与察观考△H>0如下反应都是常温常压下的自发反应，你得出什么结论？2N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

△H＝+56.7KJ/mol25思考与交流分析以下现象，总结出它们也能自发进行的原因。1.放在同一个密闭容器中的不同气态物质（包括液体物质或能够挥发的固态物质的蒸气），不需要外界任何作有用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀混合物。2.相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入到另一物质中的原子或分子，所以作为纯物质难以保存。3.把硝酸铵溶于水虽然吸热，它却能够自发地向水中扩散。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向，即混乱度增加有自发倾向。结论：有序混乱讨与流交论有序排列的火柴散落成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向自发进行二、熵判据1.熵：符号S，表示混乱度（无序度）的物理量。3.熵变：熵的变化，用△S表示。4.熵增原理：在密闭体系中，熵增体系（△S>0）有自发倾向。注意：

有的熵减反应也是自发的，如-10℃的液态水就会自动结冰（熵减），但它是放热的。所以只根据熵变判断反应进行方向跟只用焓判据一样都是不全面的。2.规律：同一物质的熵S(g)>S(l)>S(s)。如水蒸气>水>冰

Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)

2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)如：

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)缩体熵减，但自发进行再如：增体熵增，自发进行

5.熵增原理的条件：不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。事实上，只有与环境没有物质交换的孤立体系或与环境既没有物质交换也没有热量交换的绝热体系，自发过程才向着熵增的方向进行。我们生活中遇到的熵增过程墨水滴入水中气体的扩散固体的溶解熵增过程学与问1.离子反应在溶液中进行，生成气体则熵增加(△S>0)，有自发进行的倾向，所以易于发生。2.一般的增体反应（包括反应物中无气，生成气体）,因熵增加(△S>0)，有自发进行的倾向，所以易于发生。2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

△H>0

2N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)△H＝+56.7KJ/mol25(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H＝+74.9KJ/mol如：以上三个反应，都是增体反应的熵增(△S>0)反应，所以易于自发进行。(1)焓判据：放热反应(△H

<0)一般易自发进行。(2)熵判据：熵增反应(增体反应，△G>0)一般易自发进行。(3)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。由焓判据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。反应能否自发还与温度有关

要正确判断一个化学反应能否自发进行，必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S。小结三、吉布斯自由能变△G自由能变△G综合考虑了焓变(△H)和熵变(△S)对体系的影响：△G=△H-T△S(T为热力学温度，T＝t+273,单位开尔文K)当△G<0时，自发反应当△G>0时，非自发反应当△G=0时，平衡状态△H△S反应类型△G化学反应能否自发进行<0>0放热的熵增反应>0<0吸热的熵减反应<0<0放热的熵减反应>0>0吸热的熵增反应自发进行不自发进行不确定<0>0不确定与T有关△S△H△H>0，△S>0吸热的熵增反应高温自发进行△H<0，△S>0放热的熵增反应任何温自发进行△H<0，△S<0放热的熵减反应低温自发进行△H>0，△S<0吸热的熵减反应任何温度不能自发进行温度与反应方向关系图如活泼金属与酸反应如高温锻烧石灰石如氢气在氧气中燃烧如石墨高温高压变为金刚石1．反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应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，二者发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。【注意】2．在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。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。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以使石墨转化为金刚石，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。2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)△H(25℃)=-78.03kJ·mol-1△S(25℃)=+494.4J·mol-1·K-1CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g)△H(298K)=+110.5kJ·mol-1△S(298K)=-89.36J·mol-1·K-1例：判断下列反应能否自发进行解：△G=△H-T△S＝-78.03kJ/mol-298K×0.4944KJ/(mol·K)＝-78.03kJ/mol-147.33

KJ/mol＝-225.36

kJ/mol∵△G<0,∴能自发进行。解：△G=△H-T△S＝+110.5

kJ/mol-298K×(-0.08936)

KJ/(mol·K)＝+110.5

kJ/mol+26.63

KJ/mol＝+137.13

kJ/mol∵△G>0,∴不能自发进行。1.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)△H(25℃)=-444.3kJ·mol-1△S(25℃)=-280.1J·mol-1·K-1△H(298K)=+178.2kJ·mol-1△S(298K)=+169.6J·mol-1·K-12.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)作业：判断下列反应能否自发进行【学习评价】1.下列过程是非自发的是∶（）A.水由高处向低处流B.天然气的燃烧C.铁在潮湿空气中生锈D.室温下水结成冰2.碳酸铵〔（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.其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B.其分解是因为外界给予了能量C.其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解DA3.自发进行的反应一定是∶（）A.吸热反应B.放热反应C.熵增加反应D.熵增加或者放热反应D4.下列说法正确的是（）A.凡是放热反应都是自发的，由于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C5.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