化学反应进行的方向(v)

第二章化学反应速率和化学平衡

化学反应进行的方向---推动力化学反应原理的三个重要方面化学反应快慢---速率化学反应进行的限度---化学平衡化学反应也有奋斗目标！第四节化学反应进行的方向问题探究汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）你能否判断这一反应是否自发进行？理论依据是什么？1、自发过程：在一定条件下，不借助外力就能自动进行的过程。2、自发反应：在给定的条件下，无须外界做功，一经引发即能自动进行的化学反应。【概念界定】自发过程和自发反应如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？水总是自发地由高处往低处流①自然界中水总是从高处往低处流；②自由落体运动③室温下冰块自动融化；④墨水（香水、汽油）扩散；⑤食盐（NaOH、蔗糖等）溶解于水等。镁条燃烧；酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？【思考与交流】共同特点：△H<O即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H<O有利于反应自发进行从能量角度分析它们为什么可以自发？一般情况下，△H<O即放热反应易发生自发反应。能量判据（焓判据）：【归纳与总结】一、化学反应方向的能量判据（焓判据）体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量～△H﹤0）。放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行倾向。自发反应一定要△H<O

？1.△H<O有利于反应自发进行，自发反应不一定要△H<O2.焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=＋37.30kJ/mol△H=＋56.7kJ/mol△H=＋74.9kJ/mol结论:在25℃，101KPa下，上述反应(△H＞O)能自发进行。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？蒸汽扩散火柴散落气态物质能通过分子的扩散自发地形成均匀的混合物。火柴散落有趋向于最大混乱度的倾向结论：在密闭条件下，体系从有序→无序是自发的。二、化学反应方向的熵判据熵的含义：熵是体系混乱度的量度，即熵是用来描述体系的混乱度的，符号用S表示,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。对于同一物质：S（气态）﹥S（液态）﹥S（固态）。1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。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加的反应。4.生成气体的反应。5.升高温度。导致混乱度增加的一些因素 火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？由有序转变为无序，即混乱度增大，混乱度越大越稳定，△S>0有利于反应自发进行。从混乱度角度分析它们为什么可以自发？【思考与交流】【归纳与总结】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，即熵变大于零（△S＞0)，这个原理叫熵增原理，用来判断过程的方向时，就称为熵判据。熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。混乱度增加意味着体系变得更加无序。体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小。有序变无序——熵增的过程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。化学反应的最终判据到底是什么呢？△G=△H—T△S三、复合判据（自由能变化）当△G<0时，反应自发进行当△G>0时，反应不自发进行当△G=0时，平衡状态一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关，恒温、恒压下，反应方向的判据是体系自由能变化（△G）温度对反应自发性影响的情况

类型△H△S△G=△H—T△S反应的自发性1—+2+—3——4++永远是—在任何温度都是自发反应永远是+在任何温度下都是非自发反应在高温+在低温—在低温是自发反应在高温是非自发反应在高温—在低温+在低温是非自发反应在高温是自发反应▲需要注意：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。例如教材P35涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现；又如装在不同地方的气体等例子。影响因素：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：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发小结在298K、100kPa下该反应的△H＝－113.0kJ•mol-1，△S＝－145.3J•mol-1•K－1

汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）你能否判断这一反应是否自发进行？理论依据是什么？【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，据能量判据不能自发分解；D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA3、下列说法正确的是∶（）A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；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；C、自发反应在恰当条件下才能实现；D、自发反应在任何条件下都能实现。4、自发进行的反应一定是∶（）A、吸热反应；B、放热反应；C、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。CD5、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。D6、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，多数的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CD8、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)7、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)；