第二章化学反应速率与化学平衡（3）化学反应的方向 【基础深耕】高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

化学反应的方向高中化学—化学反应原理01方向性与自发性热传递的方向性冰在常温下吸热而融化自然界中热总是从高温物体向低温物体传递，直至两物体温度相等。热从低温物体向高温物体传递不会自动发生，但不是不会发生，如空调借助电能的输入可实现热的逆向传递。封闭的热烤箱在室温下逐渐冷却烤箱：高温环境：低温热冰：低温环境：高温热化学反应的方向性2NaOH＋H2SO4→Na2SO4＋2H2O自发进行Na2SO4＋2H2O→2NaOH＋H2SO4相同条件下：非自发进行铁丝铁锈自发进行自发反应：在给定条件下，不借助外力，任其自然就能自动进行的反应非自发进行自发反应具有方向性，自发进行的反应为其反应方向，其逆方向为非自发进行如何判断化学反应的方向性——判断某个反应能否自发进行19世纪，一些化学家在分析了大量化学反应的焓变后发现：大多数能自发进行的化学反应是放热反应。观点：决定化学反应能否自发进行的因素是反应的焓变：放热反应(ΔH＜0)可以自发进行，吸热反应(ΔH＞0)不能自发进行理论：能量越低越稳定，一个体系的能量倾向于从高能态转变为低能态观点：决定化学反应能否自发进行的因素是反应的焓变：放热反应(ΔH＜0)可以自发进行，吸热反应(ΔH＞0)不能自发进行理论：能量越低越稳定，一个体系的能量倾向于从高能态转变为低能态高温自发02熵与熵变烤箱：高温环境：低温热冰：低温环境：高温热自发过程的本质自然界追求系统与环境(系统)之间能量的分散，所以可自发地进行热的传递，尽可能地提高能量的分散程度。化学上为了描述系统的能量分散程度，定义了S(熵)：混乱或无序程度。熵增原理：孤立系统的熵会自发地增大直到最大值生活中的熵增过程有序混乱一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？下课铃一响教室里会怎样？不均匀均匀熵变的定义ΔS(熵变)描述能量分散程度的变化。系统与环境整体作为孤立系统：ΔS总=ΔS系统+ΔS环境

烤箱：高温环境：低温热冰：低温环境：高温热ΔS环=Q(环境吸/放的热)T(环境)系统的变化决定总能量分散程度的变化自发过程的判断一：熵(总熵)判据熵增过程(ΔS总＞0)可以自发进行，熵减过程(ΔS总＜0)不能自发进行ΔS单位：J·K-103吉布斯自由能变吉布斯自由能变ΔS(熵变)描述能量分散程度的变化。系统与环境整体作为孤立系统：ΔS总=ΔS系统+ΔS环境

ΔS环=Q(环境吸/放的热)系统的变化决定总能量分散程度的变化ΔS总=ΔS系统–

ΔH系统–Wf

TQ(环境吸/放的热)=–Q(系统吸/放的热)=–[ΔH(系统)–Wf]思考：影响总熵变的因素有？ΔH系统–TΔS系统–Wf=–TΔS总ΔGΔG为吉布斯自由能变ΔG=ΔH–TΔST(环境)自发过程的判断二：吉布斯自由能判据ΔH系统–TΔS系统–Wf=–TΔS总0ΔG系统的ΔG＜0，ΔS总＞0，可以自发进行，逆过程不自发系统的ΔG＞0，ΔS总＜0，不能自发进行，逆过程自发系统的ΔG=0，ΔS总=0，达到平衡状态，过程无方向性根据ΔG的存在，系统在每个状态下都具有吉布斯自由能G，自发反应总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行，直至达到平衡状态Wf=0如何判断环境为等温、等压、Wf=0的化学反应的自发性总熵变吉布斯自由能变（ΔG）ΔG=G2–G1ΔG=ΔH–TΔS1、

ΔHΔH=Q查表计算2、

ΔSΔS为混乱度的变化查表计算：ΔS=S2–S1

(人为规定数值)熵变规律1、同一物质：S(高温)＞S(低温)；S(g)＞S(l)＞S(s)

2、变化前后微粒个数增加，体系更混乱，能量也更分散，ΔS＞03、有气体参与的变化，变化前后气体分子数增加，ΔS＞0根据你已有的知识和经验，判断下列过程的熵变大于零，还是小于零。一般，溶解和电离过程是熵增的

分析以下反应的焓变与熵变，由吉布斯自由能变判断其自发性化学反应ΔH/(kJ·mol-1)ΔS/(J·mol-1·K-1)ΔG能否正向自发进行＜0＞0能不能温度对吉布斯自由能变的影响ΔH–TΔS=ΔG

快速分析ΔG正负性的思路1：ΔH＜0ΔS＞0ΔG＜0任何温度自发ΔH＜0ΔS＜0T越低，ΔG越小低温自发ΔH＞0ΔS＜0ΔG＞0任何温度不自发ΔH＞0ΔS＞0T越高，ΔG越小高温自发温度对ΔG的影响需综合考虑ΔH和ΔS温度对吉布斯自由能变的影响

快速分析ΔG正负性的思路2：ΔH–TΔS=ΔG

分析以下反应的焓变与熵变，由吉布斯自由能变判断其自发性化学反应ΔH/(kJ·mol-1)ΔS/(J·mol-1·K-1)ΔG能否正向自发进行＜0＞0能不能低温自发高温自发

分析以下反应或变化的焓变与熵变，由吉布斯自由能变判断其自发性化学反应/物理变化ΔHΔS能否正向自发进行温度大于升华点自发＞0＞0S(s)+O2(g)=SO2(g)2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)N2(g)+O2(g)=2NO(g)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)＜0＜0＞0＜0＜0＜0低温自发低温自发分段反应依次考虑每步反应与外界环境（温度等）之间的相互影响高温自发略＞0略＞0自发如何判断环境为等温、等压、Wf=0的化学反应的自发性总熵变吉布斯自由能变（ΔG）ΔG=G2–G1ΔG=ΔH–TΔS1、

ΔH感觉：ΔH=Q查表计算2、

ΔS感觉：ΔS为混乱度的变化查表计算：ΔS=S2–S1

(人为规定数值)熵变规律1、同一物质：S(高温)＞S(低温)；S(g)＞S(l)＞S(s)

2、变化前后微粒个数增加，体系更混乱，能量也更分散，ΔS＞03、有气体参与的变化，变化前后气体分子数增加，ΔS＞0(ΔG、ΔH、ΔS以标准反应计算)3、

T(环境温度改变环境的ΔS，影响总熵变；环境温度影响系统的ΔG)如何改变化学反应的方向ΔG＜0ΔH系统–TΔS系统–Wf=–TΔS总ΔG＞0若要使ΔS总＞0，则ΔG＞0例如通过电解法向其输入电功，且电功大于ΔG，水可发生分解。部分反应可改变温度以改变ΔG正负性ΔG正负性不受温度影响的反应：若想使反应向ΔG＞0的非自发方向发生，需要环境对其做非体积功Wf＞ΔG热