化学反应进行的方向

1、第四节化学反应进行的方向第二章第二章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应速率化学平衡 ?化学反应原理的组成部分化学反应原理的组成部分自发反应：在自发反应：在下，下，需要外界帮助需要外界帮助 就能就能进行的反应进行的反应自发过程：在自发过程：在下，下，借助外部力量借助外部力量 就能就能进行的过程。进行的过程。一、自发过程与自发反应一、自发过程与自发反应Company Logo 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其中是否蕴藏了一定的科学原理？能量由高到低能量由高到低说明说明：(1)自然界中水由高处往

2、低处流是自发自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。自发反应。 (2)自发过程和自发反应可被利用来完成有自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器用功。如向下流动的水可推动机器 ，甲烷燃，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。烧反应设计成燃烧电池等。 (3)非自发过程要想发生，则必须对它做非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，

3、通功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。电可将水分解生成氢气和氧气。下列反应在一定条件下都能自发进行，你下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？知道这些反应能自发进行的主要原因吗？C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -2217.5 kJmol-1H = -822 kJmol-1H = -1648.4 kJmol-1H = -546.6 k

4、Jmol-1共同特点：共同特点：H O H O 即放热反应即放热反应放热反应使体系能量降低，放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，能量越低越稳定，H O H O 有利于反应自发进行有利于反应自发进行反应物的总能量反应物的总能量高高生成物的总能量生成物的总能量低低放热反应放热反应H H0 0高能状态高能状态低能状态低能状态这一经验规律就是这一经验规律就是焓判据焓判据，是判断化学反应进是判断化学反应进行方向的判据之一。行方向的判据之一。Company Logo思考：是不是所有自发进行的化学思考：是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的？反应都是放热的？2NH4Cl(s)+Ba(OH)28H2O(

5、s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g)(NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)H O 有些过程也是自发的，这当中有的与物有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：但用焓判据却无法解释清楚，例如：两种理想气体的混合可顺利自发进行两种理想气体的混合可顺利自发进行（1）既不吸热也不放热的自发过程）既不吸热也不放热的自发过程H2O2O2 H2（2）吸热的自发过程）吸热的自发过程室温下冰块的融化；室温下冰块的融化

6、；硝酸盐类的溶解；硝酸盐类的溶解；常温常压下常温常压下N2O5的分解的分解2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol碳铵的分解碳铵的分解(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol结论：结论：H OH O有利于有利于反应自发进行，反应自发进行， 但自发反应但自发反应不一定要不一定要H OH 0 S 0 有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做系的熵增大，这一经验规律叫做，也就是，也就是反应方向判断的

7、反应方向判断的熵：在一定条件下，体系有由有序自发地熵：在一定条件下，体系有由有序自发地转变为转变为无序无序的倾向，这种推动体系变化的的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。简单理解为因素称作熵。简单理解为混乱度混乱度Company Logo1 1、同一物质气态时熵值、同一物质气态时熵值最大最大，液态，液态较小较小，固态时，固态时最小最小。2 2、固体的、固体的溶解溶解过程、墨水过程、墨水扩散扩散过程和气体过程和气体扩散扩散过程。过程。3 3、反应过程中气体物质的量、反应过程中气体物质的量增加增加的反应。的反应。Company Logo自发反应一定是熵增加的反应吗？自发反应一定是熵增加的反应吗？2

8、H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)结论：结论：S OS O有利于有利于反应自发进行，反应自发进行， 自发反应自发反应不一定要不一定要S OS O熵变是反应能否自发进行的一个因素熵变是反应能否自发进行的一个因素, ,但不是惟一因素。但不是惟一因素。 Company Logo思考交流：思考交流： 根据你已有的知识和经验根据你已有的知识和经验, ,分析下列过程的焓分析下列过程的焓 变、熵变与反应方向变、熵变与反应方向 焓变焓变 熵变熵变 能否自发能否自发NHNH3 3(g)+ HCl(g(g)+ HCl(g)= NH)= NH4 4Cl(s) Cl(

9、s) 0 0 NHNH4 4Cl(s) = NHCl(s) = NH3 3(g)+ HCl(g(g)+ HCl(g) ) NHNH4 4Cl(s) = NHCl(s) = NH3 3(g)+ HCl(g(g)+ HCl(g) )加热加热反应能否反应能否自发还与自发还与有关有关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, ,必须必须综合考虑综合考虑反应的反应的焓变焓变H H和熵变和熵变S SH、 S 、T自由能变化自由能变化G G综合考虑了焓变和熵变综合考虑了焓变和熵变对体系的影响对体系的影响当当G0G0G0时，反应为非自发反应时，反应为非自发反应H HS SCompa

10、ny Logo2KClO2KClO3 3(s)=2KCl(s)+3O(s)=2KCl(s)+3O2 2(g)(g)H = -78.03 kJmolH = -78.03 kJmol-1-1S = 494.4 JmolS = 494.4 Jmol-1-1KK-1-1CO(g)=C(sCO(g)=C(s, ,石墨石墨)+1/2O)+1/2O2 2(g)(g)H = 110.5 kJmolH = 110.5 kJmol-1-1S = -89.36 JmolS = -89.36 Jmol-1-1KK-1-Company Logo4Fe(OH)4Fe(OH)2 2(s)+2H(s)+2H2 2O(l)+O

11、O(l)+O2 2(g)=4Fe(OH)(g)=4Fe(OH)3 3(s)(s)H = -444.3kJmolH = -444.3kJmol-1-1S = -280.1 JmolS = -280.1 Jmol-1-1KK-1-1H (298K)= 178.2 kJmolH (298K)= 178.2 kJmol-1-1S (298K)= 169.6 JmolS (298K)= 169.6 Jmol-1-1KK-1-1CaCOCaCO3 3(s) = CaO(s)+CO(s) = CaO(s)+CO2 2(g)(g)1过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能过程的自发性只能用于判断过程的方向，不

12、能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。确定过程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，就不是能量生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。判据和熵判据能解决的问题了。注意注意2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰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。用，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。例如：石墨经高温高压还是可以

13、变为金刚石的。实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程实现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。的本质仍然是非自发性的。Company Logo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结结总总识识知知温度温度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、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能

14、是熵无明显变化或增加的过程，氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。2、吸热的自发过程是熵增加的过程，如冰的融化、吸热的自发过程是熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。气体的混合等。Company Logo1 1、下列过程是非自发的是、下列过程是非自发的是（ ）A A、水由高处向低处流；、水由高处向低处流； B B、天然气的燃烧；、天然气的燃烧；C C、铁在潮湿空气中生锈；、铁在潮湿空气中生锈； D D

15、、室温下水结成冰。、室温下水结成冰。2 2、碳酸铵（、碳酸铵（NHNH4 4）2 2COCO3 3在室温下就能自发地分解产生氨在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是气，对其说法中正确的是（ ）A A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；B B、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；C C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；D D、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。D DA ACompany Logo3 3、下列说法正确的是

16、、下列说法正确的是（ ）A A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；B 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；、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 C、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；D D、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。4 4、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是（ ）A A、吸热反应；、吸热反应； B B、放热反应；、放热反应；C C、熵增加反应；、熵增加反应； D D、熵增加或者放热反应。、熵增加或者放热反应。C CD

17、 DCompany Logo5 5、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（ ）A. 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都是放热反应。多数的能自发进行的反应都是放热反应。B. 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，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. 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. 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C

18、 CCompany Logo6 6、以下自发反应可用能量判据来解释的是、以下自发反应可用能量判据来解释的是( )( )A A、硝酸铵自发地溶于水、硝酸铵自发地溶于水B B、2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)；H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/molC C、(NH(NH4 4 ) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g); (g); H=+74.9 H=+74.9 kJ/molkJ/molD D、2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l); O(l); H=-571.6 kJ/molH=-571.6 kJ/molD DCompany LogoD D7 7、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（ ）A. (NHA. (NH4 4 ) )2 2COCO3 3(s)(s)NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)B. 2NB. 2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)(g)O