第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

.問題:科學(xué)家是怎樣根據(jù)什么原理來判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生？

科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量“最低”和由“有序”變“無序”的自然現(xiàn)象，提出了相關(guān)聯(lián)的能量判椐和熵判椐，為最終解決上述問題提供了依據(jù)。小組探討:不借助外力自發(fā)進(jìn)行的自發(fā)過程的特點(diǎn)。.1、能量判椐：體系趨于從高能態(tài)變?yōu)榈湍軕B(tài)。問題：同學(xué)們?cè)谙嗷ヌ接懸幌掠伞坝行颉弊儭盁o序”的自然現(xiàn)象，舉例說明。.2、熵判椐：在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向?！办亍笔堑聡?guó)物理學(xué)家克勞修斯在１８５０年創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語，他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對(duì)于我們所考慮的那個(gè)系統(tǒng)來說，能量完全均勻地分布，那么，這個(gè)系統(tǒng)的熵就達(dá)到最大值。

熱力學(xué)第二定律告訴我們，能量轉(zhuǎn)換只能沿著一個(gè)方向進(jìn)行，總是從高能量向低能量轉(zhuǎn)換，從有序到無序，人類利用這個(gè)過程讓能量做功，同時(shí)系統(tǒng)的熵增加，熵是一個(gè)描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。熵增加的過程，就意味著能量耗散了，從有用的能量轉(zhuǎn)化向?qū)θ祟悷o用的能量。.思考1：氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)三者熵值大小。熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。根據(jù)熵判椐，在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地變?yōu)闊o序的傾向。氣態(tài)熵值大，反應(yīng)沿著從有序到無序方向進(jìn)行。思考2：發(fā)生離子反應(yīng)條件之一是產(chǎn)生氣體，利用熵判椐進(jìn)行解釋？.早在一個(gè)世紀(jì)之前，在無數(shù)化學(xué)家的辛勤努力下，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)放熱的化學(xué)反應(yīng)都能自發(fā)地進(jìn)行。因此提出用反應(yīng)的焓變（ΔH）作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)。這樣就得出：若ΔH＜0，正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。并進(jìn)一步提出，ΔH的負(fù)值越大，放熱越多，則反應(yīng)越完全。因?yàn)榉磻?yīng)進(jìn)行時(shí)若放熱，則體系的能量必然降低。放出的熱量越多，則體系的能量降低得越多。因此，反應(yīng)體系有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。3、焓變（ΔH）作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)：若ΔH＜0，正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。熵值作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)：在化學(xué)變化中，體系趨向于最大無序的方向進(jìn)行。.強(qiáng)調(diào)：過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。在實(shí)際的化學(xué)變化中，體系趨向于最低能量狀態(tài)的傾向與體系趨向于最大無序的傾向有時(shí)會(huì)出現(xiàn)矛盾。判斷某種變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行，要權(quán)衡這兩種傾向，有時(shí)可能是最低能量為主要因素，有時(shí)可能是最大無序起了主導(dǎo)作用，因此必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析，做出切合實(shí)際的結(jié)論。.反應(yīng)熱熵值所屬反應(yīng)的自發(fā)性反應(yīng)舉例放熱

放熱

吸熱

吸熱增大

減小

增大

減小任何溫度都自發(fā)進(jìn)行

較低溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行

高溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行

任何溫度都不能自發(fā)進(jìn)行2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）

CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）結(jié)束語：由能量判椐和熵判椐做出的復(fù)合判椐更適合于所有過程，這些內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出初等