第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進行的方向第一頁，共二十四頁。金剛石的工業(yè)用途第二頁，共二十四頁。鉆石夢1772年，拉瓦錫發(fā)現(xiàn)金剛石是碳單質(zhì)。19世紀末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨也是碳單質(zhì)。于是人們開始探索用石墨制金剛石。石墨的——化學(xué)反應(yīng)進行的方向第三頁，共二十四頁。問題1：什么是自發(fā)反應(yīng)？請你仿照自發(fā)過程的定義，試著給自發(fā)反應(yīng)下個定義。請舉出自發(fā)反應(yīng)的例子。

一定條件下，不需借助外力就能自動進行的過程，叫自發(fā)過程。能量高↓能量低第四頁，共二十四頁。問題2：

自發(fā)反應(yīng)和能量變化有何關(guān)系？請將你寫的自發(fā)反應(yīng)按吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)分類。從多角度評價貝特羅和湯姆遜的觀點。19世紀初，貝特羅（法）和湯姆遜（丹麥）提出：放熱反應(yīng)可以自發(fā)進行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進行。第五頁，共二十四頁。問題3：為什么有些吸熱反應(yīng)也能

自發(fā)進行？變亂！第六頁，共二十四頁。問題3：為什么有些吸熱反應(yīng)也能

自發(fā)進行？1850年,

克勞修斯（德）首次提出“熵”（符號：

S，單位：J·K－1·mol－1）。體系越混亂，熵越大。在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大。第七頁，共二十四頁。

水的三態(tài)的混亂度（熵）同一物質(zhì)：S（s）＜S（l）＜S（g）第八頁，共二十四頁。2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)

反應(yīng)熵變（ΔS）=產(chǎn)物總熵—反應(yīng)物總熵=2×S(H2O,l)+1×S(O2,g)—2×S(H2O2,aq)第九頁，共二十四頁。2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)ΔS=+57.16J·K－1·mol－1NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)

ΔS=+184.0J·K－1·mol－1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔS=+169.6J·K－1·mol－1C(s,石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔS=+133.8J·K－1·mol－1產(chǎn)生氣體或氣體的物質(zhì)的量增加以上這些熵值增大（ΔS＞0

）的反應(yīng)有什么共同特征？第十頁，共二十四頁。問題3：為什么有些吸熱反應(yīng)也能

自發(fā)進行？實驗：自制便攜式冰袋

2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

ΔS＞0

自發(fā)第十一頁，共二十四頁。已知：298K，1.01×105Pa下：C(金剛石、s)+O2(g)＝CO2(g)ΔH1＝－395.41kJ/molC(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－393.51kJ/molΔ

H=+1.9kJ/mol非自發(fā)請計算出該反應(yīng)的焓變和熵變，并用焓判據(jù)、熵判據(jù)判斷反應(yīng)C(石墨，s)＝C(金剛石，s)可否自發(fā)進行？Δ

S=-3.25

J·mol-1·K-1非自發(fā)

【例1】C(s,石墨)C(s,金剛石)S(J·mol-1·K-1)5.692.44第十二頁，共二十四頁。問題4：熵、焓判據(jù)對反應(yīng)方向性的判斷不一致時，怎么辦？1876年，吉布斯（美），提出用自由能變化ΔG作為化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。第十三頁，共二十四頁。工業(yè)上可以用焦炭還原氧化鐵得到金屬鐵，但是金屬鋁冶煉時，卻是用電解熔融氧化鋁的方法。請判斷在何種溫度下“用焦炭還原Al2O3煉制金屬鋁”可自發(fā)進行？實際生產(chǎn)中為什么不采用此種方法？已知：2Al2O3(s)+3C(s)

=4Al(s)+3CO2(g)298K，1.01×105Pa下：ΔH=+2171kJ/mol

ΔS=+635.5J/(mol·K)忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化【例2】第十四頁，共二十四頁。解：ΔG＜0

2171×1000—T×635.5＜0T＞3416K

當T＞3416K時，該反應(yīng)才能自發(fā)進行，

而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很

難滿足的。已知：2Al2O3(s)+3C(s)

=4Al(s)+3CO2(g)298K，1.01×105Pa下：ΔH=+2171kJ/mol

ΔS=+635.5J/(mol·K)忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化第十五頁，共二十四頁。

鞏固提高△H△S

反應(yīng)自發(fā)時溫度的高低例子＞0＞0＜0＜0＞0＜0＜0＞0第十六頁，共二十四頁。問題5：自發(fā)反應(yīng)一定很容易進行嗎？鉆石恒久遠，一顆永流傳？C(金剛石，s)＝C(石墨，s)Δ

S

＞0Δ

H

＜0在任何溫度下自發(fā)注意：判斷反應(yīng)進行方向的判據(jù)不能確定反應(yīng)的速率第十七頁，共二十四頁。石墨的鉆石夢問題6：不自發(fā)的反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？19世紀末開始探索用石墨制金剛石。但所有只改變溫度、催化劑的實驗都以失敗告終。第十八頁，共二十四頁。問題6：不自發(fā)的反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？瀑布的水逆流而上，蒲公英種子從遠處飄回，聚成傘的模樣，……不自發(fā)的過程如何實現(xiàn)？第十九頁，共二十四頁。石墨的鉆石夢問題6：不自發(fā)的反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？1938年，羅西尼在理論上論證了合成金剛石除了高溫（1500℃）、合適的催化劑外，還至少需要1.5萬個大氣壓！20世紀50-60年代建成了能達到上述條件的儀器裝置，逐漸從實驗?zāi)M發(fā)展成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。目前，我國的人造金剛石產(chǎn)量已居世界第一！第二十頁，共二十四頁?？ㄖZ(法，1796—1832）開爾文（愛爾蘭，1824—1907）貝特羅（法，1827—1907）湯姆遜（丹麥,1826—1909)范霍夫(荷蘭,1852一1911)赫姆霍茲（德，1821-1894）能斯特（德,1864—1941）普朗克（德,1858—1947）薛定諤(奧地利，1887—1961)

昂內(nèi)斯（荷蘭，1853—1926）判斷化學(xué)反應(yīng)進行的