第二章化學反應速率和化學平衡第四節(jié)化學反應進行的方向選修4化學反應原理2024/4/31化學反應進行的快慢化學反應的限度化學反應進行的方向——化學反應速率——化學平衡——?化學反應原理的組成部分化學反應進行的方向2024/4/32江西省鷹潭市第一中學桂耀榮自發(fā)反應：在一定條件下不需外界幫助就能自動進行的反應，稱為自發(fā)反應。自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能

自動進行的過程?；瘜W反應進行的方向2024/4/33江西省鷹潭市第一中學桂耀榮自然界中水總是從高處往低處流；電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動；室溫下冰塊自動融化；墨水擴散；食鹽溶解于水；火柴棒散落等。

這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因為它們有明顯的自發(fā)性——其中是否蘊藏了一定的科學原理？能量由高到低化學反應進行的方向2024/4/34江西省鷹潭市第一中學桂耀榮下列反應在一定條件下都能自發(fā)進行，你知道這些反應能自發(fā)進行的主要原因嗎？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

化學反應進行的方向2024/4/35江西省鷹潭市第一中學桂耀榮共同特點：△H<O即放熱反應放熱反應使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<O有利于反應自發(fā)進行化學反應進行的方向2024/4/36江西省鷹潭市第一中學桂耀榮1、能量判據(jù)（焓判據(jù)）反應物的總能量高生成物的總能量低放熱反應△H＜0化學反應進行的方向2024/4/37江西省鷹潭市第一中學桂耀榮日常生活中長期積累的經(jīng)驗而總結(jié)得到一條經(jīng)驗規(guī)律→能量判據(jù)（焓判據(jù)）∶體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時體系會對外做功或者釋放熱量即△H﹤0）。思考：是不是所有自發(fā)進行的化學反應都是放熱的？能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，即△H＜0的反應有自發(fā)進行的傾向，焓判據(jù)是判斷化學反應進行方向的判據(jù)之一?；瘜W反應進行的方向2024/4/38江西省鷹潭市第一中學桂耀榮結(jié)論：△H<O有利于反應自發(fā)進行，

但自發(fā)反應不一定要△H<O2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)焓變只是反應能否自發(fā)進行的一個因素,但不是惟一因素。只根據(jù)焓變來判斷反應方向是不全面的?！鱄﹥O化學反應進行的方向2024/4/39江西省鷹潭市第一中學桂耀榮有序混亂化學反應進行的方向2024/4/310江西省鷹潭市第一中學桂耀榮混亂度與熵

混亂度：

表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)?！靵y度的增加意味著體系變得更加無序熵：

熱力學上用來表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)，符號為S——體系的無序性越高，即混亂度越高，熵值就越大化學反應進行的方向2024/4/311江西省鷹潭市第一中學桂耀榮在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向－－熵增同一物質(zhì)，在氣態(tài)時熵最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時最小。熵變△S：化學反應中要發(fā)生物質(zhì)的變化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著熵變。△S=S產(chǎn)物－S反應物化學反應進行的方向2024/4/312江西省鷹潭市第一中學桂耀榮火柴散落過程混亂度如何變化？從混亂度角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？混亂度越大越穩(wěn)定，△S>0有利于反應自發(fā)進行?！練w納與總結(jié)】自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理，也就是反應方向的另一判據(jù)——熵判據(jù)2、熵判據(jù)化學反應進行的方向2024/4/313江西省鷹潭市第一中學桂耀榮1、同一物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大，液態(tài)較小，固態(tài)時最小。2、固體的溶解過程、墨水擴散過程和氣體擴散過程。3、反應過程中氣體物質(zhì)的量增加的反應。導致混亂度增加的一些因素 化學反應進行的方向2024/4/314江西省鷹潭市第一中學桂耀榮自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)結(jié)論：△S>O有利于反應自發(fā)進行，自發(fā)反應不一定要△S>O熵變是反應能否自發(fā)進行的一個因素,但不是惟一因素。

化學反應進行的方向2024/4/315江西省鷹潭市第一中學桂耀榮化學反應自發(fā)進行的方向2、物質(zhì)的混亂度趨于增加1、物質(zhì)具有的能量趨于降低

H(焓變)

S(熵變)>0焓(H)判據(jù)熵(S)判據(jù)放熱反應焓變熵變化學反應能否自發(fā)進行自發(fā)進行不自發(fā)進行不能定性判斷不能定性判斷

H<0

H<0

H>0

H>0

S>0

S>0

S<0

S<0熵增原理<0化學反應進行的方向2024/4/316江西省鷹潭市第一中學桂耀榮思考交流：根據(jù)你已有的知識和經(jīng)驗,分析下列過程的焓變、熵變與反應方向

焓變熵變能否自發(fā)①NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)﹤0

②NH4Cl(s)

===NH3(g)+HCl(g)

③NH4Cl(s)

===NH3(g)+HCl(g)加熱反應能否自發(fā)還與溫度有關(guān)要正確判斷一個化學反應能否自發(fā)進行,必須綜合考慮反應的焓變△H和熵變△S化學反應進行的方向2024/4/317江西省鷹潭市第一中學桂耀榮信息：體系自由能變化（

G）綜合考慮了焓變和熵變對反應體系的影響：

G=

H-T

S（Ｔ為熱力學溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用

G判斷化學反應在該狀況時自發(fā)進行的方向顯得更為科學（當

G

<0時可自發(fā)進行）。請閱讀所給信息，然后回答問題反應在該狀況下能否自發(fā)進行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０＜０自發(fā)進行＞０不自發(fā)進行低溫時＞０,高溫時＜０低溫時＜０,高溫時＞０低溫不自發(fā),高溫自發(fā)低溫自發(fā),高溫不自發(fā)

H

Ｓ

Ｇ視學科野化學反應進行的方向2024/4/318江西省鷹潭市第一中學桂耀榮3、復合判據(jù)—自由能變化△G△G＝△H－T△S△G單位：kJ/mol△G<0，反應可自發(fā)進行△G=0，反應到達平衡狀態(tài)△G>0，反應不能自發(fā)進行化學反應進行的方向2024/4/319江西省鷹潭市第一中學桂耀榮△H△S化學反應進行的方向2024/4/320江西省鷹潭市第一中學桂耀榮2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)△H=-78.03kJ·mol-1△S=494.4J·mol-1·K-1CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g)△H=110.5kJ·mol-1△S=-89.36J·mol-1·K-1判斷下列反應能否自發(fā)進行化學反應進行的方向2024/4/321江西省鷹潭市第一中學桂耀榮4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)△H=-444.3kJ·mol-1△S=-280.1J·mol-1·K-1△H(298K)=178.2kJ·mol-1△S(298K)=169.6J·mol-1·K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)化學反應進行的方向2024/4/322江西省鷹潭市第一中學桂耀榮1．反應的自發(fā)性只能用于判斷反應的方向，不能確定反應是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，二者發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實現(xiàn)?！咀⒁狻?．在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如水泵可以把水從低水位升至高水位；高溫高壓下可以是石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，實現(xiàn)的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的?；瘜W反應進行的方向2024/4/323江西省鷹潭市第一中學桂耀榮【隨堂訓練】1、下列過程是非自發(fā)的是∶（）A.水由高處向低處流B.天然氣的燃燒C.鐵在潮濕空氣中生銹D.室溫下水結(jié)成冰2、碳酸銨在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是∶（）A.其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大B.其分解是因為外界給予了能量C.其分解是吸熱反應，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解DA化學反應進行的方向2024/4/324江西省鷹潭市第一中學桂耀榮3、下列說法正確的是∶（）A.凡是放熱反應都是自發(fā)的，由于吸熱反應都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減少或不變C.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)D.自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn)4、自發(fā)進行的反應一定是∶（）A.吸熱反應B.放熱反應C.熵增加反應D.熵增加或者放熱反應CD化學反應進行的方向2024/4/325江西省鷹潭市第一中學桂耀榮5、下列說法不正確的是（）A.焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進行的反應都是放熱反應B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大C.一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應放熱還是吸熱D.一個反應能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)C化學反應進行的方向2024/4/326江西省鷹潭市第一中學桂耀榮6、以下自發(fā)反應可用能量判據(jù)來解釋的是()A.硝酸銨自發(fā)地溶于水B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.7kJ/molC.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);△H=+74.9kJ/molD.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD化學反應進行的方向2024/4/327江西省鷹潭市第一中學桂耀榮D7、下列反應中，熵減小的是（）A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C.