化学反应的方向和判断依据

化学反应的方向单元化学反应的方向和限度2021/6/271自发进行的化学反应Na投入H2O中铁生锈2021/6/2722021/6/273

高处水向低处流是一个可自动进行的过程，那么低处水可以流至高处吗？

在“低水高流”的过程中一旦外界停止做功，该过程还能继续进行下去吗？思考与交流2021/6/274自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程；非自发过程：在一定条件下，需要外力帮助才能实现的过程。

请尽可能多地列举你熟知的自发过程。

交流与讨论2021/6/275一自发反应:在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应，我们称之为自发反应。①一定温度T和压强P的目的：引发反应；②外界帮助指:通电、光照等；2021/6/276以上自发反应的共同点——放热反应△H＜0

自然界中的许多自发过程，无论是物理过程还是化学过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向。（能量越低越稳定）高能态→低能态+能量化学反应的方向2021/6/277能量判据（焓判据）

对于化学反应而言，放热反应就是一个由高能态向低能态变化的过程，因此，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。

所以△H＜0的反应有自发进行的倾向，焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。化学反应的方向2021/6/278二判断化学反应方向的依据1焓判据：自发反应有趋向于使体系的能量降低的倾向。即

H＜0的反应有自发进行的倾向。且ΔH数值越大，越有利于反应的自发进行。交流与讨论

“只有放热反应才可以自发进行，吸热反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？

化学反应的方向2021/6/279判断下列过程中能量的变化情况：吸热

请观察：这些物质的规则性、微粒间无规则排列程度有没有改变呢？如何改变？1、冰融化成水2、NH4Cl（s）+Ba(OH)2.8H2O(s)==2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)3、硝酸氨溶于水NH4NO3(s)─→NH4+(aq)+NO3-(aq)体系的混乱度增大2021/6/2710熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S

除热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度（微粒间无规则排列程度）。大多数自发过程有趋向于体系混乱度增大的倾向.体系混乱度越大，熵值越大，即S值越大。2021/6/2711熵变：反应前后体系熵的变化。符号：ΔS

ΔS>0：体系的混乱度增大；ΔS<0：体系的混乱度减小；二判断化学反应方向的依据2熵判据：即S>0的反应有自发进行的倾向.且ΔS越大，越有利于反应的自发进行。△S=S（产物）－S（反应物）2021/6/2712

根据你已有的知识经验，判断下列过程的熵变大于零还是小于零。①H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)②NaOH（s）==Na+(aq)+OH-(aq)

③CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)

高温④N2(g)+3H2（g）2NH3(g)问题解决ΔS>0ΔS>0ΔS>0ΔS<02021/6/27131、同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）；2、分子数越多或分子种类越多则熵值越大；3、固体溶解过程、墨水扩散过程、气体扩散过程，熵变均为正值，即△S＞0，为熵增过程；有关体系熵值的规律：2021/6/27141下列反应中，熵变小于0的是D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D检测练习:2021/6/27152判断下列反应的ΔS>0还是<0：A、NH4Cl=HCl+NH3B、2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq)C、2NO2=N2O4D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔS>0ΔS>0ΔS<0ΔS<0检测练习:2021/6/2716小结：

综上所述,体系能量降低和混乱度增加都有促使反应自发进行的倾向,即焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向。

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。2021/6/2717

体系自由能变化（△G）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：△G=

H-T

S（Ｔ为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用△G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学。

＜0，一定能自发进行△G=△H－T△S＝0，达到平衡状态

＞0，一定不能自发进行

拓展视野2021/6/2718例题：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，ΔH（298K）=178.2KJ·mol-1,ΔS=169.6J·mol-1·K-1请通过计算说明该反应在常温能否自发进行，在什么温度下能自发进行。常温下：ΔG=178.2KJ·mol-1-298K×169.6J·mol-1·K-1×10-3

=127.7kJ·mol-1所以，该反应在常温下不能自发进行。若要让该反应自发进行，则ΔG<0，设温度为T，代入公式，求得T=1051K所以，该反应在1051K以上能自发进行。2021/6/2719焓变熵变化学反应能否自发进行

H＜0

S＞0

H＞0

S＜0

H＜0

S＜0

H＞0

S＞0一定自发一定非自发低温自发高温自发△G=△H－T△SNH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)低温可行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)高温可行2021/6/2720

汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染,有人提出通过2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)来处理汽车尾气。已知室温（298K、101KPa）下：△H=-113.0KJ·mol-1△S=-143.5J·mol-1·K-12021/6/2721思考：如何加快反应速率？一种汽车尾气净化器。△H-T△S=-69.68KJ·mol-1<0,因此，室温下反应能自发进行。但该反应速率极慢。2021/6/27221、实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解的叙述中，正确的是（）A、所有的放热反应都是自发进行的B、所有的自发反应都是放热的C、焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D、焓变是决定反应是否具有自发性的判据2、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DC课堂练习2021/6/27233、25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是（）A、是吸热反应B、是放热反应C、是熵减小的反应D、熵增大效应大于能量效应4、某反应其△H=-122kJ/mol，△S=-231J.mol-1.K-1，则此反应在下列哪些情况下可自发进行（）A、在任何温度下都能自发进行B、在任何温度下都不能自发进行C、仅在高温下自发进行D、仅在低温下自发进行DD2021/6/27245下列说法不正确的是A.焓变是个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应是放热反应。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C检测练习:2021/6/27251．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。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是焓变判断和熵变判断能解决的问题