第四节化学反应的方向

第四节化学反应的方向学习目标1.了解生活中的自发反应过程2.理解用焓变判断化学反应自发进行的局限性3.理解用熵增加判断化学反应自发进行的局限性4.理解根据焓变和熵变的综合影响判断反应自发进行的方向“二十一世纪金属”

钛和钛的合金大量用于航空工业，有“空间金属”之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用

钛钛的发现1771年发现钛元素TiO2(s)

+

2Cl2(g)

=

TiCl4(l)

+

O2(g)TiCl4

+

2Mg

＝

2MgCl2

+

Ti金红石矿物1910年制得纯净的钛

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

2H2+O2=2H2O

化学反应具有方向性。水由高处往低处流自动进行，而不能自动从低处流向高处，需要借助水泵把水抽到高处一、自发反应和非自发反应

在一定温度、压强下，不借助光、电能等外部力量就能自动进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应，反之称为非自发反应。化学反应向着怎样的方向进行就是自发的呢？

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

2H2+O2=2H2O思考为什么正向自发而逆向不自发？CH4(g)

+

2O2(g)

=

CO2(g)

+

2H2O(l)

△H(298K)

=

-890KJ/molHCl(aq)

+NaOH(aq)

=

H2O(l)+NaCl(aq)

△H(298K)

=

-57.3KJ/mol4Fe(OH)2(s)

+

O2(g)

+

2H2O(l)

=

4Fe(OH)3(s)

△H(298K)=-444.3KJ/molNH3(g)

+

HCl(g)

=

NH4Cl(s)

△H(298K)=-176.9KJ/mol[问题1]化学反应是向着怎样的方向自发进行的呢？二、化学反应进行方向的判据1、焓判据反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应△H＜0化学反应趋向于向着焓减小的方向自发进行（能量判据）[问题2]在一定温度和压强下，化学反应一定不能向着吸热的方向自发进行吗？1、3、N2O5分解：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol4、碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9kJ/mol2、2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3↑+10H2O△H>0室温下冰块的融化、硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。

结论

焓减小只是影响反应方向的其中一个因素，并不是唯一因素[问题3]为什么在一定温度和压强下，化学反应能够向着吸热的方向自发进行呢？还有什么因素在影响反应的方向呢？分析下列现象，也许有助于我们找到影响化学反应方向的另一种因素。①食盐自动溶于水②墨水滴入水中自动扩散，二者却不能自动分离③二氧化硫与空气自动混合，不能自动分离④一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？⑤如果没有法律的制约，世界会怎样？⑥下课铃一响教室里会怎样？

自发过程趋向于从有序到无序进行克劳修斯熵用来衡量一个体系的混乱度通过实验和计算，科学家们能够求得各种物质在一定条件下的熵值S符号

S

单位J.mol-1.K-1熵值越大，体系的混乱度越大如何量度一个体系的混乱度？（1）物质不同，熵值不同（2）状态不同，熵值不同

S（g）﹥S（l）﹥S（s）（3）熵变△S：△S

=S生成物－S反应物2、熵判据化学反应趋向于向熵增的方向自发进行[问题4]利用熵判据判断下列吸热过程能够自发的原因是什么？

室温下冰块的融化是自发的吸热过程2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+NH3↑+10H2O△H

>0N2O5分解：

2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)

△H

=

+

56.7

kJ/mol

碳酸铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H

=

+

74.9kJ/mol

小结：产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（△S＞0），为熵增的反应。[问题5]自发反应一定不能向着熵减的方向进行吗？试举出一个熵减却能自发进行的过程或反应2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

熵变也不是影响化学反应方向的唯一因素NH3(g)

+

HCl(g)

=

NH4Cl(s)△S＜0

△S＜0在一定温度、压强下：△G=

△H-T△S<0

反应自发，△G=

△H-T△S>0

反应非自发3、复合判据△G=

△H-T△S思考TiO2(s)+2Cl2(g)

=

TiCl4(l)+O2(g)△H=161.9KJ·mol-1△S=-38.4J·mol-1·K-1请分析为什么该反应在任何温度下都不能自发进行？对此你有何感想？

金属钛的制取

当前钛的生产采用金属热还原法，已经实现工业化生产的钛冶金方法为镁热还原法和钠热还原法。

目前在工业中广泛应用的方法只有镁还原法。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放热有利于反应自发，熵增有利于反应自发作业布置1、完成同步练习册P37-402、完成分层检测9【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、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CD4、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。D3、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，据能量判据能自发分解；

D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解。AD6、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)5、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)；