第二章第四节化学反应进行的方向高二化学系列

高二化学人教版选修4化学反应原理第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向自然界中有许多能自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能自发进行的例子？生活中的自发过程高山流水高能状态低能状态水总是自发地从高处往低处流——有趋向于最低能量状态的倾向。利用水泵可将水从低处流向高处生活中的自发过程高电势状态低电势状态电流总是自发地从高电势流向低电势——有趋向于最低电势状态的倾向。Na投入H2O中铁生锈生活中的自发反应Cu和AgNO3反应NaOH和HCl反应生活中的自发反应自发过程：

在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？自发反应：非自发过程：在一定条件下，需要持续外力作用才能维持进行的过程。Cu和AgNO3反应NaOH和HCl反应Na投入H2O中铁生锈Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag(s)△H=-181.75kJ·mol-1NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ·mol-12Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)△H=-636.1kJ·mol-1Fe(s)……Fe2O3(aq)△H=-790.7kJ·mol-1自发反应共同点——放热反应△H＜0二、化学反应进行方向的判据1、能量判据（焓判据）能量判据（焓判据）∶自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H﹤0）。

即△H＜0的反应有自发进行的倾向。多数能自发进行的化学反应是放热反应反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应△H＜0焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。注意：（1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具体条件；（2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。（3）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4（aq）+H2O（l）；

△H（298K）=＋37.3KJ/mol

结论：△H<O有利于反应自发进行但自发反应不一定要△H<O焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。自发反应一定要△H<O？冰块融化品红在水中扩散你能解释蒸汽扩散和火柴混乱的真正原因吗？蒸汽扩散火柴散落——趋向于体系混乱度增大有序混乱火柴散落克劳修斯

（德国）

熵S定义：描述体系混乱度的物理量符号：S单位：J·mol-1·K-1

体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小。熵增原理(又称为熵判据).

体系有自发向混乱度增加的方向变化的倾向。(即熵增△S＞0)△S=S生成物总熵－S反应物总熵△S越大，越有利于反应自发进行CH4O2CO2186.15205.03214H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金刚石72.127.32.4标准状况下：1mol不同物质的熵S(Jmol-1K-1)

熵值最大熵值最小（1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；（2）同一条件：不同物质的熵值不同；

（3）物质的存在状态：S(g)>S(l)>S(s)。2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

思考:两个反应都是混乱度增大的反应。熵增，△S＞0，有利于自发反应这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？1、同一物质状态改变：2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。3、反应过程中气体物质的量增多的反应。4.生成气体的反应。导致熵增(△S＞0）的一些因素 固态液态气态熵增熵增自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)△S=－39.35J•mol-1•K-1

结论：△S>O，有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S>O。熵变是反应能否自发进行一个因素,但不是唯一因素。

铝热反应（△S＜0）也能自发反应。CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？已知：△H(298K)=+178.2KJ•mol-1,

△S(298K)=+169.6J•mol-1•K-1思考总结：自发过程的变化趋势

1.能量趋于降低2.混乱度趋于增加

美国物理化学家吉布斯自由能G

研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是

△G=△H-T△S（G：吉布斯自由能，T：绝对温度+)△G=△H-T△S＜0反应能自发进行△G=△H-T△S＞0反应不能自发进行△G=△H-T△S＝0反应达到平衡状态反应进行方向的判断方法：2、物质的混乱度趋于增加1、物质具有的能量趋于降低

H(焓变)

S(熵变)>0焓(H)判据熵(S)判据放热反应焓变熵变化学反应能否自发进行自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断

H<0

H<0

H>0

H>0

S>0

S>0

S<0

S<0熵增原理<0三、复合判据△H△S∆H>0∆S>0高温下反应自发进行∆H>0∆S<0所有温度下反应不能自发进行∆H<0∆S>0所有温度下反应自发进行∆H<0∆S<0低温下反应自发进行1）H+(aq)+OH-(aq)=H2O

(l)

△S=+80.7J·mol-1·K-1放热熵增吸热熵减放热熵减吸热熵增2）TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

△H=+161.9kJ·mol-1

3）NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)

△H=-176.9kJ·mol-1

△S=-38.4J·mol-1·K-1△S=-284.3J·mol-1·K-1△S=+169.6J·mol-1·K-14）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与是能否自发进行△H=+178.2kJ·mol-1△H=-57.3kJ·mol-1自发不自发自发高温自发，低温不自发熵与环境在环境学家看来熵增就是污染……熵在其他领域的应用衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，

也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度

增大，当熵值达极大值时即死亡，

这是一个不可抗拒的自然规律。熵与生命：熵在其他领域的应用△G<0△G>0△H>0△S＜0非自发△G=0△H＜0△S>0自发△H＜0△S＜0低温可行△H>0△S>0高温可行可逆反应到达平衡状态△G=△H-T△S复合判据课堂小结1、下列反应中，在高温下不能自发进行的是（）A、(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)

B、2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C、MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D、CO(g)＝C(s)＋1/2O2(g)D课堂练习

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C课堂练习

3、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A课堂练习

4、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)