第四节-化学反应进行的方向

27五月2023第四节化学反应进行的方向①自然界中水总是从高处往低处流；②电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；③室温下冰块自动融化；④墨水（香水、汽油）扩散；⑤食盐（NaOH、蔗糖等）溶解于水；⑥自由落体运动等。镁条燃烧；酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。1、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。2、自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。【归纳小结】

如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？研究化学反应进行的快慢研究化学反应进行的程度研究化学反应能否发生的问题------化学反应速率问题----化学平衡问题----化学反应进行的方向寻找反应能否自发进行的判据第四节化学反应进行的方向酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？【思考与交流】共同特点：△H<O即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H<O有利于反应自发进行从能量角度分析它们为什么可以自发？一般情况下，△H<O即放热反应易发生自发反应。【归纳与总结】一、反应方向的焓判据

体系具有向放热（△H﹤0）方向自发进行的倾向。自发反应一定要△H<O？

△H<O有利于反应自发进行，自发反应不一定要△H<O焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=＋37.30kJ/mol△H=＋56.7kJ/mol△H=＋74.9kJ/mol结论:

在25℃，101KPa下，上述反应(△H＞O)能自发进行。交流讨论

硝酸铵溶于水要吸热；冰融化要吸热；两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？

上述自发过程与能量状态的高低无关，受另一种能够推动体系变化的因素——熵的影响。二、反应方向的熵判据熵：熵是用来描述体系的混乱度的物理量，符号：S,单位：J•mol-1•K-1

。体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小。

对于同一物质：S（气态）﹥S（液态）﹥S（固态）。69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1S(g)>S(l)>S(s)三种状态下水的熵冰水水蒸气符号：△S

表达式:△S=∑S(生成物)–∑S

(反应物)正负判断：产生气体的反应和气体的物质的量增加的反应都是体系熵值增大的反应。（即：△S＞

0）熵变：练习：判断下列反应熵变大小：1、N2+3H2=2NH32、2C+O2=2CO3、CaCO3=CaO+CO2△S＜0△S>0△S＞01.火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？2.从混乱度角度分析它们为什么可以自发？【思考与交流】熵判据：

体系有自发地向混乱度增加（即熵增：△S＞0

）方向转变的倾向。

体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小。混乱度越大越稳定。自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)△S=－39.35J•mol-1•K-1

铝热反应（△S＜0）也能自发反应。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,但不是唯一因素。注意：（1）熵变（△S）只决定于体系的始态和终态，与变化的途径无关；（2）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？已知：△H(298K)=＋178.2KJ•mol,

△S(298K)=＋169.6J•mol-1•K-1思考△G=△H—T△S三、复合判据（自由能变化—△G）当△G<0时，反应自发进行当△G>0时，反应不自发进行当△G=0时，平衡状态△G=△H—T△S温度对反应自发性影响的情况①△H<0，△S＞0，任何温度都自发②△H<0，△S＜0，低温自发，高温非自发③△H＞0，△S＜0，任何温度都非自发④△H＞0，△S＞0，高温自发，低温非自发▲需要注意：(1)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。由能量判据(以焓变为基础)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。(2)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例如教材P38涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现；又如装在不同地方的气体等例子。(3)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。如水泵可以把水从低水位升至高水位；用高温可使石灰石分解；高温高压石墨转化为金刚石的例子，实现后者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。【课堂达标测试】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、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。4、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。CD5、250C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、是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。D6、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CD8、下列反应中，熵减小的是（）A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)7、以下自发反应可用能量判据来解释的是()A、硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD影响因素：化学反应的方向反应焓变反应熵变共同影响吸热放热熵增熵减小结：焓减小有利于反应自发，熵增