化学反应的方向和判断依据

1、 第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度是自动进行的变化过程即自发的变化过程是自动进行的变化过程即自发的变化过程 自发过程的特征：有一定的方向性自发过程的特征：有一定的方向性; ;且不能且不能自动恢复原状，若要恢复必须借助外力。自动恢复原状，若要恢复必须借助外力。 一一 自发反应自发反应: :在一定温度和压强下，无在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应，我们需外界帮助就能自动进行的反应，我们称之为自发反应。称之为自发反应。一定温度一定温度T T和压强和压强P P的目的：的目的：引发反应；引发反应；外界帮助外界帮助指指:通通电、光电、光照等；照等；1.1.水分解生

2、成氢气和氧气的反应水分解生成氢气和氧气的反应2.2.氯气与溴化钾溶液的反应氯气与溴化钾溶液的反应3.3.乙烯与溴单质的反应乙烯与溴单质的反应4.4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应氮气和氧气生成一氧化氮的反应非自发非自发自发自发非自发非自发自发自发书书P42P42交流与讨论交流与讨论P43你知道吗？你知道吗？以上自发反应的共同点以上自发反应的共同点放热反应放热反应H H0 0 自然界中的许多自发过程，无论是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。高状态向能量较低状态转化的倾向。（能量越低越稳定）（能量越低越稳

3、定）高能态高能态低能态低能态+能量能量化学反应的方向化学反应的方向能量判据能量判据（焓判据）（焓判据） 对于化学反应而言，放热反应就是一个由对于化学反应而言，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。多，体系能量降低得越多，反应越完全。 所以所以H H0 0 的反应有自发进行的倾向，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焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。一。化学反应的方向化学反应的方向二二 判

4、断化学反应方向的依据判断化学反应方向的依据1 1 焓判据：焓判据：自发反应有趋向于使体系的能量降低的倾向。自发反应有趋向于使体系的能量降低的倾向。即即 H H0 0 的反应有自发进行的倾向。的反应有自发进行的倾向。且且HH数值越大，越有利于反应的自发进行。数值越大，越有利于反应的自发进行。交流与讨论交流与讨论 “只有放热反应才可以自发进行，吸热只有放热反应才可以自发进行，吸热反应不能自发进行反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？，你同意这种观点吗？ 化学反应的方向化学反应的方向判断下列过程中能量的变化情况：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、微粒间无规则请观察：这些物

5、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？排列程度有没有改变呢？如何改变？1 1、冰融化成水、冰融化成水2 2、NHNH4 4ClCl（s s）+Ba(OH)+Ba(OH)2 2.8H8H2 2O(s)O(s) =2NH =2NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)3 3、硝酸氨溶于水、硝酸氨溶于水NHNH4 4NONO3 3(s) NH(s) NH4 4+ +(aq) + NO(aq) + NO3 3- -(aq)(aq)体系的混体系的混乱度增大乱度增大熵熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：衡量一个体系混乱度的物理量，

6、符号：S S 除热效应外，决定化学反应能否自发进行的除热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是另一个因素是体系的混乱度体系的混乱度（微粒间无规则排微粒间无规则排列程度列程度）。大多数自发过程有趋向于体系混乱大多数自发过程有趋向于体系混乱度增大的倾向度增大的倾向. .熵变：反应前后体系熵的变化。熵变：反应前后体系熵的变化。符号：符号：SS S0 S0 ：体系的混乱度增大；：体系的混乱度增大；S0 S0 S0 的反应有自发进行的倾向的反应有自发进行的倾向. .且且SS越大，越有利于反应的自发进行。越大，越有利于反应的自发进行。S=S（产物）（产物）S（反应物）（反应物） 根据你已有的知识经

7、验，根据你已有的知识经验，判断下列过程的判断下列过程的熵变大于零还是小于零。熵变大于零还是小于零。H H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g)O(g)NaOHNaOH（s s）=Na=Na+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq(aq) ) CaCOCaCO3 3(s) = CaO(s(s) = CaO(s) + CO) + CO2 2(g)(g) 高温N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2（g g）2NH2NH3 3(g)(g)问题解决问题解决S0S0S0S0S0S0S0S0还是还是0S0S0S0检测练习检测练习:小结： 综上所述综上所述, ,体系能量降

8、低体系能量降低和和混乱度增加混乱度增加都都有促使反应自发进行的倾向有促使反应自发进行的倾向, ,即即焓变焓变和和熵变熵变共共同制约着化学反应进行的方向。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必须综合考虑反应的焓变H H和熵变和熵变S S。 体系自由能变化（体系自由能变化（ G G ）综合考虑了焓变和熵）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：变对反应体系的影响： G G = = H-TH-T S S（为热力学为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用G G判断化判断化学反

9、应在该状况时自发进行的方向显得更为科学学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学。 0 0 ，一定能自发进行，一定能自发进行G = G = H HT TS S 0 0 ，达到平衡状态，达到平衡状态 0 0 ，一定不能自发进行，一定不能自发进行 例题：已知例题：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，H（298K）=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1请通过计算说明该反应在常温能否自发进行，在什么温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。度下能自发进行。常温下：常温下： G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jmol-1K-1

10、10-3 =127.7kJmol-1所以，该反应在常温下不能自发进行。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，则若要让该反应自发进行，则G0，设温度为，设温度为T，代入，代入公式，求得公式，求得T=1051K所以，该反应在所以，该反应在1051K以上能自发进行。以上能自发进行。焓变焓变熵变熵变化学反应能否自发化学反应能否自发进行进行 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0一定自发一定自发一定非自发一定非自发低温自发低温自发高温自发高温自发G = G = H HT TS SNH3(g)+HCl(g)NH4Cl

11、(s) 低温可行低温可行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)高温可行高温可行 汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃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市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染的大气污染,有人提出通过有人提出通过2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 来处理来处理汽车尾气。汽车尾气。已知室温（已知室温（298K、101KPa）下：）下：H = - 113.0 KJmol-1S = -143.5 Jmol-1K-1思考：如何加快反应速率思考：如何加快反应速率？一种汽车尾一种汽车尾气净化器。气净化器。H-TH-TS = - 69.68 KJS = - 69.68 KJmolmol-1-1 0, T1 P2 P1 h2 h1 墨滴墨滴 Q 气体气体 液体液体 扩散扩散 自发过程的特征：有一定的方向性，且不能自发过程的特征：有一定的方向性，且不能自动恢复原状，若要恢复必须借助外力。自动恢复原状，若要恢复必须借助外力。 3下列说法不正确的是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。数能自发