化学反应的方向++高二上学期化学人教版选择性必修1

第三节

化学反应的方向第二章

化学反应速率与化学平衡学习目标1.知道化学反应是有方向的；知道化学反应的方向与反应的焓变和熵

变有关。2.能结合具体的事例说明反应自发进行的方向。3.体会化学与生活的密切联系，认识事物的发展变化受多种因素的制约，

学会全面分析问题。自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。高山流水冰融化物质溶解或溶液扩散散热新课导入1、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一、自发过程与自发反应2、非自发过程：在一定条件下，需要持续借助外力作用才能进行的过程低处高处自发非自发3.自发过程与非自发过程在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。100°C的沸水高温物体低温物体室温的凉水自发非自发沸水可以自发变凉，但是这杯凉水是不可能自发变成沸水的。一、自发过程与自发反应3.自发过程与非自发过程“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发”。冬天水结冰自发春天冰融水自发一、自发过程与自发反应3.自发过程与非自发过程“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，更不能确定发生的速率；“非自发”也不代表不能发生。处于高水位的水有向低处流动的趋势，但是现在被大坝拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势。一、自发过程与自发反应定义：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应如：钢铁生锈、酸碱中和反应、铝热反应等。4、自发反应：钢铁生锈湿法炼铜木材燃烧一、自发过程与自发反应4、自发反应：木材燃烧有同学认为木材燃烧这个过程不能自发，因为需要点燃，你怎么看？解：点燃、加热等用于启动反应后不需要持续进行，不算外力作用，算给定条件。所谓外力作用一般指需要通过太阳光、通电等对体系持续做功。一、自发过程与自发反应1.判断正误（1）自发反应均不需要任何条件就可发生。（

）（2）反应自发性越大，反应速率越快。（)（3）非自发反应一定不能发生。()

(4)食盐的溶解过程是自发反应。()（5）自发反应不需要外力持续做功而且具有方向性。（

）随堂检测下列反应在一定条件下都能自发进行，它们有何共同特点？请猜测这些反应能自发进行的主要原因

C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)

ΔH=-2217.5kJ·mol-1

2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)

ΔH=-822kJ·mol-1

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

ΔH=-1648.4kJ·mol-1

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

ΔH=-546.6kJ·mol-1ΔH<0即放热反应二、化学反应进行方向的判据——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（ΔH＜0）即ΔH＜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ΔH＜0二、化学反应进行方向的判据——能量判据（焓判据）

二、化学反应进行方向的判据——能量判据（焓判据）

钠和水反应铁生锈锌和酸反应大多数放热反应是可以自发进行二、化学反应进行方向的判据——能量判据（焓判据）

19世纪，一些化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。结论：ΔH

<0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要ΔH<0焓变只是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

ΔH=+109.8kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)

ΔH=+31.4kJ/molNH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)

ΔH=+37.3kJ/molΔH=+101.0kJ/mol二、化学反应进行方向的判据——能量判据（焓判据）

气体扩散火柴散落这些过程都是自发地从混乱度小（有序）向混乱度大（无序）的方向进行。三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

蒸汽扩散

定义：熵是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。三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

1、熵CH4(g)O2(g)CO2(g)186.15205.03214H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaCl(s)Fe(s)金刚石(s)72.127.32.4【数据分析】标准状况下：1mol不同物质的熵S(J·mol-1·K-1)一般来说，S(气)>>S(液)>S(固)三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

体系混乱度越大，越无序，熵值越大2.影响熵大小的因素：①

物质的种类：

同一条件下，不同的物质熵值不同；物质组成越复杂

→

熵值越大②

物质的状态：对于同一物质，物质的量相等时，其熵值大小的关系为

S(g)

>>

S(l)

>

S(s)③

物质的量：同一状态的同一物质，熵值还与物质的量成正比

物质的量越大

→

粒子数越多

→

熵值越大三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

4、熵增原理（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ΔS＞0)ΔS越大，越有利于反应自发进行3、熵变定义：发生化学反应时，物质熵的变化成为熵变，符号为ΔS计算公式：ΔS=S生成物总熵－S反应物总熵三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)熵增反应体系趋向于从混乱度低的状态转变为混乱度高的状态，因此反应混乱度增大有利于反应自发进行。很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零(1)水蒸气冷凝成水(2)硫酸铜溶于水(3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(4)2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)(5)2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)ΔS<0ΔS>0ΔS>0ΔS>0ΔS<0三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

4Fe(OH)2(s)+O2(g)+H2O

(l)＝4Fe(OH)3(s)

ΔH=-444.3kJ·mol-1有些熵减的过程也可自发进行，即ΔS＜0自发反应一定是熵增加的反应吗？结论：ΔS>0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要ΔS>0

熵变是反应能否自发进行一个因素，但不是唯一因素。三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

【总结】

判断化学反应是否能够自发进行，必须综合考虑体系的焓变和熵变

①能量趋于降低

②混乱度趋于增加三、化学反应进行方向的判据——熵增原理（熵判据）

四、化学反应进行方向的复合判据研究表明：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吉布斯自由能。

ΔG=ΔH

-

TΔS

(单位为kJ/mol)ΔG=ΔH

-

TΔS

＜0

反应能自发进行ΔG=ΔH

-

TΔS

＞0

反应不能自发进行ΔG=ΔH

-

TΔS

＝0

反应达到平衡状态反应进行方向的判断方法：美国物理化学家吉布斯情况焓变熵变自由能变化反应能否自发进行①ΔH＜0ΔS＞0

②ΔH＞0ΔS＜0

③ΔH＜0ΔS＜0

④ΔH＞0ΔS＞0

ΔG＜0能ΔG＞0不能ΔG=ΔH

-

TΔS

低温ΔG＞0，高温ΔG＜0低温自发，高温不自发低温不自发，高温自发低温ΔG＜0，高温ΔG＞0注：T为热力学温度，单位K；T=t+273.15；(t为摄氏度，单位℃)，T不为负数③④

“大大高温，小小低温”四、化学反应进行方向的复合判据“小小低温”“大大高温”四、化学反应进行方向的复合判据课堂小结3.复合判据：

G

G=

H－T

S

G

＜0

反应能自发进行

G＞0

反应不能自发进行2.熵判据：熵增的方向

S>01.焓判据：能量降低的方向

H<0化学反应进行方向的判据1.判断下列反应什么条件下能自发进行？(1)钠与水反应(2)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)(4)2CO(g)=2C(s)+O2(g)

H<0

S>0自发进行

H<0

S<0低温自发进行

H>0

S>0高温自发进行

H>0

S<0非自发进行随堂检测2.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)ΔH=+56.7kJ/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molD随堂检测随堂检测3.250C和1.01×105Pa时，反应N2O5（g）=

4NO2（g）+O2（g）