化学反应的方向

1、学习目标学习目标1 1、了解反应方向与反应焓变、反应熵变的关系；、了解反应方向与反应焓变、反应熵变的关系；2 2、根据判据定量判断反应方向。、根据判据定量判断反应方向。重点、难点：重点、难点：1、理解焓变和熵变对反应方向的共同影响；、理解焓变和熵变对反应方向的共同影响；2 2、根据、根据H-TH-TS S及给定数据判断反应的方向。及给定数据判断反应的方向。 联想联想质疑质疑2NO+2CO=N2NO+2CO=N2 2+2CO+2CO2 2该反应能否发生该反应能否发生? ?理论依据是什么？理论依据是什么？水水往往低低处处流流是自动进行的自发过程是自动进行的自发过程具有一定的方向性具有一定的方向性生

2、活中的自发过程生活中的自发过程 这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性。楚，因为它们有明显的自发性。这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。1 1、物体由高处自由下落；、物体由高处自由下落；2 2、热总是由高温物体传向低温物体；、热总是由高温物体传向低温物体；3 3、室温下冰块自动融化；、室温下冰块自动融化；4 4、墨水扩散；、墨水扩散；5 5、食盐溶解于水；、食盐溶解于水；6 6、火柴棒散落。、火柴棒散落。 自发过程自发过程：在温度和压强：在温度和压强一定的条一定的条件件下，不借助

3、光、电等外部力量就能自下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。动进行的过程。(1) (1) 条件指一定的条件指一定的温度和压强温度和压强；(2)(2)自发反应必须在自发反应必须在一定条件一定条件下才能实现。下才能实现。注意：注意：(1)2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) H=-571.6KJ/mol(2)H2(g) +Cl2(g)=2HCl(g) H=-184.6KJ/mol(3)2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) H=368 kJ/mol共同特点共同特点：H0，即体系趋向于从高能状态转变，即体系趋向于从高能状态转变 为低能状态为低能状态H0

4、有利于反应自发进行有利于反应自发进行(4) 4Fe(OH)2(S)+2H2O(l)+O2=4Fe(OH)3(S) H=-444.3KJ.mol-1 化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程1 1、酸碱中和；、酸碱中和；2 2、铁器暴露在潮湿空气中生锈；、铁器暴露在潮湿空气中生锈；3 3、甲烷和氧气的混合气体遇明火就、甲烷和氧气的混合气体遇明火就 燃烧；燃烧；4 4、锌与、锌与CuSOCuSO4 4溶液反应生成溶液反应生成CuCu和和 ZnSOZnSO4 4等。等。（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。）多数能自发进行的化学反应是放热反应。（2）有不少吸热过程也能自发进行。）有不少吸热过程也

5、能自发进行。 （3）有一些吸热反应在室温条件下不能自）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。发进行，但在较高温度下则能自发进行。)l (OH)s(CaCl)g(NH)s()OH(Ca)s(ClNH22324222如：硝酸铵溶于水如：硝酸铵溶于水如：如：)()()(23gCOsCaOsCaCO高温H(298K)=178.2KJ.mol-1H(1200K)=176.5KJ.mol-1v(4)对于化学反应而言，绝大多数的放热反应对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。降低越多，

6、反应越完全。v能量判据：能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低体系趋向于从高能状态转变为低能状态（能状态（H 0）。）。v【小结】【小结】焓变（焓变（H）是与反应能否自发进）是与反应能否自发进行有关的因素之一，但不是唯一因素。行有关的因素之一，但不是唯一因素。(1) 硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠、蔗糖溶解过程硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠、蔗糖溶解过程的热效应如何？的热效应如何？ (2)它们的溶解过程都是自发过程，与晗变有无它们的溶解过程都是自发过程，与晗变有无关系？关系？(3)是什么因素决定了它们的溶解过程能够自发是什么因素决定了它们的溶解过程能够自发进行？进行？ NH4NO3溶解是吸热过程，溶解是吸

7、热过程，NaOH溶解是放热溶解是放热过程，过程，NaCl、蔗糖溶解过程热效应不明显、蔗糖溶解过程热效应不明显。热效应不是这些过程自发进行的唯一决定因素。热效应不是这些过程自发进行的唯一决定因素。固体中整齐排列的离固体中整齐排列的离子或分子进入溶液，子或分子进入溶液，溶质由有序变为无序溶质由有序变为无序有序程度降低有序程度降低(混乱程度增大混乱程度增大)有序有序混乱v研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因素素体系的混乱度（熵体系的混乱度（熵S）v熵：熵：衡量一个体系衡量一个体系混乱度混乱度的物理量的物理量，用符号，用符号S表示。表示。

8、 熵值越大，混乱程度越大。熵值越大，混乱程度越大。 对于同一物质：对于同一物质：S（g）S（l）S（s）v反应熵变：反应前后体系反应熵变：反应前后体系熵的变化熵的变化叫做反应的熵变叫做反应的熵变.v 用用S表示。表示。 S=S生成物总熵生成物总熵S反应物总熵反应物总熵v 单位：单位：J.mol-1.K-1 反应的反应的S越大越大,越有利于反应自发进行越有利于反应自发进行v熵判据熵判据：熵增加有利于反应的自发进行。：熵增加有利于反应的自发进行。v 体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（增加（ S0）。且）。且S越大，越有利于反应自发进越大，

9、越有利于反应自发进行。行。正确判断一个化学反应是否能够自发进行正确判断一个化学反应是否能够自发进行必须综合考虑反应的必须综合考虑反应的焓变焓变和和熵变熵变熵增加的过程：熵增加的过程：固体的溶解；固体的溶解；水的汽化；水的汽化；墨水在水中的扩散；墨水在水中的扩散；气体的扩散过程。气体的扩散过程。熵增加的反应：熵增加的反应：产生气体的反应；产生气体的反应；气体的物质的量增加的反应。气体的物质的量增加的反应。三、晗变与熵变对反应方向的共同影响三、晗变与熵变对反应方向的共同影响 在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向是反应的晗变和熵变共同影响的结果。是反应的晗

10、变和熵变共同影响的结果。判断反应自发进行方向判断反应自发进行方向的判据的判据 H -TS 0 自发进行自发进行0 非自发进行非自发进行类类型型HSHTS反应的自发性反应的自发性1+2+34+永远是永远是在任何温度都是自发反在任何温度都是自发反应应永远是永远是+在任何温度下都是非自发在任何温度下都是非自发反应反应在高温在高温+ 在低温在低温在低温是自发反应在低温是自发反应在高温是非自发反应在高温是非自发反应在高温在高温在低温在低温+在低温是非自发反应在低温是非自发反应在高温是自发反应在高温是自发反应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，

11、它们是现代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尾气造成的大气污染, ,有人提出通过有人提出通过2NO(g) + 2CO(g) = N2NO(g) + 2CO(g) = N2 2(g) + 2CO(g) + 2CO2 2(g) (g) 来处理汽车尾气。来处理汽车尾气。已知室温（已知室温（298K298K、101KPa101KPa）下：）下：H = - 113.0 KJmolH = - 113.0 KJmol-1-1S = -143.5 JmolS = -143.5 Jmol-1-1KK-1-1思考：如何加快

12、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 KJmolS = - 69.68 KJmol-1-1 0, 0,因此，室温下反应能自发进行。因此，室温下反应能自发进行。1 1反应的自发性只能用于判断反应的方向反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如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，就不是能量判据和熵判时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。据能

13、解决的问题了。注意注意2在讨论过程的方向时，在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时指的是没有外界干扰时体系的性质体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，。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。例如石墨经高温高压还是就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。可以变为金刚石的。练习练习:1.下列说法不正确的是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，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是放热反应。多数的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，其体系在同一条件下不同物质有不同的熵值，

14、其体系的混乱程度越大，熵值越大。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一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热吸热D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关影响有关C2.下列反应中，熵减小的是下列反应中，熵减小的是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)Dv3. 下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是 （ ）vA、水由高处向低处流；、水由高处向低处流

15、； B、天然气的燃烧；、天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；、铁在潮湿空气中生锈； D、室温下水结成冰。、室温下水结成冰。v4. 碳酸铵（碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是地分解产生氨气，对其说法中正确的是 （ ）vA、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；的熵增大；vB、其分解是因为外界给予了能量；、其分解是因为外界给予了能量；vC、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；解；vD、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。

16、DAv5.下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ）vA、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；自发的；vB、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；少或不变；vC、自发反应在恰当条件下才能实现；、自发反应在恰当条件下才能实现；vD、自发反应在任何条件下都能实现。、自发反应在任何条件下都能实现。v6. 自发进行的反应一定是自发进行的反应一定是 （ ）vA、吸热反应；、吸热反应； B、放热反应；、放热反应；vC、熵增加反应；、熵增加反应；D、熵增加或放热反应。、熵增加或放热反应。CD7.

17、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）； H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是自发进行的原因是 （ ）A、是吸热反应；、是吸热反应； B、是放热反应；、是放热反应；C、是熵减少的反应；、是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。、熵增大效应大于能量效应。D影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减小结：小结：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发规律方法总结规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系自发反应中的焓变和熵变的关系1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应一定能自发进行一定能自发