2.3化学反应的方向课件高二上学期化学人教版选择性必修13

第三节化学反应的方向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——

?反应方向问题为什么最后讨论？如果反应已经发生，方向也就确定了，不再成为问题。如果反应还没有发生，需要对它的能否发生做出判断，就需要建立有科学依据并且行之有效的判据。科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变“无序”的自然现象，提出了互相关联的焓判据和熵判据。一、自发过程与自发反应1、自发过程：在一定条件下不需要外力作用就可以自动进行的自发过程。☆共同特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。生活中的自发过程(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；(2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈。化学反应中的自发过程(1)甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=－802.3kJ/mol(2)铁生锈：2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)

△H=－824kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

△H=－571.6kJ/mol

共同点——?E反

>E生,△H<0放热反应2、自发反应：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。自发反应：在一定条件下不需外界帮助，一经引发就能自动进行的反应，称为自发反应。（百度百科）（1）放热的自发反应：①甲烷的燃烧反应：

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=－802.3kJ/mol

②铁生锈：

3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=－824kJ/mol☆特征：具有方向性，即反应在某个方向在一定条件下是自发的，其逆方向的反应在该条件下肯定不自发。（2）吸热的自发反应：①碳酸铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol②N2O5的分解：

2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2（3）生活中的自发过程：

①室温下冰块自动融化；

②煤气与空气点燃就燃烧。

③铁器暴露在潮湿空气中会生锈；

④自然界中水总是从高处往低处流；

⑤电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动。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？C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2217.5kJ·mol-12Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-822kJ·mol-1

4Fe(s)+3O2(g)=Fe2O3(s)

△H=-1648.4kJ·mol-1

H2(g)+F2(g)=2HF(g)

△H=-546.6kJ·mol-1

道知你吗例如：H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H＝-286kJ/mol1/2H2（g）+1/2Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝-292kJ/molNa（s）＋H2O（l）＝NaOH（aq）＋1/2H2（g）

△H＝-184kJ/mol2Fe（s）＋3/2O2（g）＝Fe2O3（s）△H＝-824kJ/molNaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）

△H＝-56kJ/mol在250C1.01×105Pa时：2N2O5（g）＝2NO2（g）＋O2（g）

△H＝＋（NH4）2CO3（s）＝NH4HCO3（s）＋NH3

△H＝＋结论：△H<0，有利于反应自发进行，但自发反应不一定△H<0！这些反应也能自发进行：1、能量判据（焓判据）反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应△H＜01.焓判据：自发反应的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释放热量)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。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。[规律]①焓变是反应能否自发进行的一个重要因素,但不是

唯一的因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。②△H<O有利于反应自发进行，自发反应不一定非要△H<O。③还有一些吸热反应在室温下不能自发进行，但在高温下则能自发进行。如：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

[小结]放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，故

一般情况下，△H<O时有利于反应自发进行,但并不是所有的放热反应都能自发进行;吸热反应在一定条件下也能自发进行。总之，吸放热与反应的自发与否无必然联系，反之亦然。有序混乱二.熵判据火柴散落水蒸汽扩散※墨水扩散两种理想气体的混合可顺利自发进行H2O2O2H2

1.熵(S)：用来描述体系混乱（程）度的值，体系越混乱，熵值越大。

2.熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理(△S>0)。△S=S(生成物总熵)－S(反应物总熵)△S称熵变,单位为:

J•mol-1•K-1

。熵增自发过程为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素→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。导致混乱度增加的一些因素

清识知单S(g)>S(l)>S(s)水的不同状态的熵的比较对于同一物质：

冰水蒸气水[分析]下列过程的熵变大于零还是小于零

①H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)②KOH（s）=K+(aq)+OH-(aq)

③2H2O2（l）====2H2O（l）+O2（g）④2SO2（g）+O22SO3（g）

MnO2催化剂△

△S＞0△S＜0△S＞0△S＞0

注意：-10℃的液态水能自动结冰成为固态;因此熵判据判断过程的方向也是不全面的.[规律]

①化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行,但自发反应不一定要求△S>O。

②△S

>0的反应不一定能自发进行。少数熵减小（△S＜0）的反应，在一定条件下也可以自发地进行。总之，熵增加与反应的自发与否无必然联系，反之亦然。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思考三.复合判据(自由能变化△

G的应用)[思考与交流]一个化学反应能否自发进行，到底由哪些判据来决定?化学反应的方向

反应的焓判据

反应的熵判据共同

影响放热吸热熵增熵减△H<0(放热)，△S>0（熵增）有利于反应自发进行。合二为一：自由能判据△G=

△H-T△S

①

当△G<0时，反应自发进行；②当△G>0时，反应不自发进行；③当△G=0

时，平衡状态。[规律]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）。美国物理化学家吉布斯

不能确定

<0

>0

不能确定在任何温度下都能自发进行在任何温度下都不能自发进行低温不能自发进行高温能自发进行低温能自发进行高温不能自发进行类型△H△S

△G=△H-T△S反应的自发性1234＋＋

－＋＋

－

－

－[思考与交流]已知：△G<0时，反应自发进行;△G>0

时，反应不能自发进行。下列情况下反应能否自发进行？NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S＜0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0△S>0练习：判断这两个反应什么条件下自发进行？低温可行高温可行另外，反应能否自发还与温度有关要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S1.由焓判据知∶放热过程（△H﹤0）常常是自发进行的；2.由熵判据知∶熵增加（△S﹥0）的过程多数自发进行的；3.很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据（体系自由能变化：△G=△H-T△S）将更适合于所有的反应过程；总结注意1．反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应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。再如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。2、反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的，但在1273K时，这一反应就是自发的反应。3.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用，就可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以使石墨转化为金刚石，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。自发反应未必一定发生，不自发反应未必不会发生

1、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。A课堂练习2、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。D3、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C4、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)；C、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);△H=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molDD5、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)CompanyLogo6、某化学反应其△H=—122kJ·mol-1，∆S=231J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A．在任何温度下都能自发进行

B．在任何温度下都不能自发进行

C．仅在高温下自发进行

D．仅在低温下自发进行A

[变式练习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。D

[变式练习2]下列说法正确的是(