化学反应进行的方向

第二章化学反应速率与化学平衡第四节化学反应进行的方向活动1：根据以下几个实例，谈谈这些变化的共同变化趋势①在日常生活中，水为什么总从高处往低处流，而不会从低处往高处流？物体由高处“自由下落”？②一些物质一相遇就发生化学反应，如：金属钠遇到水，酸与碱。③一些金属使用一段时间后会失去表面的光泽，如铁会生锈，铜会长出铜绿。而为什么铁锈不会慢慢变为铁，铜绿不会变成铜呢？势能高→势能低能量高→能量低能量高→能量低体系由“高能”状态变为“低能”状态，使自身能量趋于“最低”。能量判据（焓判据）自发过程：在一定条件下，不需要外力作用，就能自动进行的过程；非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力作用才能进行的过程。能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状态，这时体系会对外部做功或者释放热量。

（又称为晗判据，即△H＜0的反应具有自发进行的倾向）非自发过程要想发生，就必须对其做功。放热反应过程中体系的能量降低，因此具有自发进行的倾向。自发进行的吸热反应N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)△H＝＋56.7kJ/molNH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)＝CO2(g)＋

CH3COONH4(aq)＋H2O(l)△H＝＋37.3kJ/mol(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)＋NH3(g)

△H＝＋74.9kJ/mol活动2：根据以下几个实例，谈谈这些变化的共同变化趋势①常温下，冰→液态水→水蒸气。②硝酸铵晶体溶于水。③一盒排列整齐的火柴掉落地面，火柴排列变得凌乱。④把两种或两种以上彼此不反应的气体依次通入一个密闭容器中，它们能自动混合均匀。⑤某些吸热反应能自发进行。固体→液体→气体分子自发扩散有序→无序体系由“有序”状态变为“无序”状态，使自身趋于更混乱的状态。分子自发扩散产生气体分子自发扩散熵判据混乱度：表示体系不规则或无序的程度。在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，混乱度趋向于增加。（与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式）熵(S)：科学上用来量度体系混乱度的物理量。体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大；同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。熵变(△S)：体系在化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在熵变。计算公式：△S=S产物－S反应物熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大（即△S＞0），可用来判断过程的方向。化学反应进行的方向

——综合应用晗判据和熵判据晗变和熵变都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的晗变和熵变。晗判据和熵判据是互相关联的，凡是能够使反应体系晗减小（即△H

＜0），熵增大（即△S

＞0）的反应方向，就是化学反应自发进行的方向，而△H＞0

、△S＜0

的反应是不可能自发进行的。对于△H>0、△S>0或△H<0、△S<0的反应，需要用两个判据综合进行分析。根据体系自由能变化，反应是否自发与温度有关。思考与交流反应CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)的焓变与熵变为：△H＝＋178.2kJ/mol，△S＝＋169.6J/(mol·K)

通过计算说明为什么这个反应在室温下不是自发反应？在什么温度时该反应才能自发进行？汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO，它们是现代城市中的主要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应处理汽车尾气：2NO(g)＋2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g)，已知在常温(25℃，即298K)、常压(101KPa)下，该反应△H＝－113kJ/mol，△S＝－143.5J/(mol·K)，你能判断这一方案是否可行吗？为什么？注意事项过程的方向是指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。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。反应的自发性也受外界条件的影响。巩固练习1下列叙述中，正确的是（ ）A．自发反应在任何条件下都能实现B．晗变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的C．一个化学反应能自发进行，则它在一定条件下能迅速地发生反应D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向B巩固练习2分析表格数据，总结变化规律：Na(s)51.0He(g)126F2(g)203C2H2(g)201CH4(g)186Na(g)153.6Ne(g)146Cl2(g)223C2H4(g)209CH3Cl(g)234Ar(g)155Br2(g)245C2H6(g)230CCl4(g)309H2O(l)69.6Kr(g)164I2(g)261H2O(g)189Xe(g)170①同一物质，气态的熵大于液态或固态的熵；②同类型分子，随着构成分子的原子半径增大，熵也增大；③同类型分子，随着构成分子的原子数增多，熵也增大；④同类型分子，原