化學(xué)反應(yīng)的方向第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率1.了解焓變、熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系；2.能綜合運(yùn)用焓變與熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。聯(lián)想·質(zhì)疑聯(lián)想·質(zhì)疑

越來越多的汽車帶來的大氣污染。為了減輕大氣污染，人們提出讓CO與NO反應(yīng)產(chǎn)生兩種無毒的氣體，寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式。

該方法是否可行，該反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行呢？2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)自發(fā)過程：在等溫、等壓條件下，不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。體系趨向于從高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低能量狀態(tài)體系趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無序狀態(tài)交流·研討交流·研討

觀察以下能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，總結(jié)這些自發(fā)反應(yīng)的共同點(diǎn)是什么?(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

ΔH=－802.3kJ/mol(3)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)ΔH=－444.3kJ/mol(4)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=－571.6kJ/mol共同點(diǎn)：

ΔH<0，放熱反應(yīng)(5)2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)ΔH=－822.3kJ/mol(1)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=－57.3kJ/mol

19世紀(jì)的化學(xué)家曾認(rèn)為：

ΔH<0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行

ΔH>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行？這種觀點(diǎn)是否正確呢△H＜0，利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但不絕對(duì)，吸熱反應(yīng)也有能自發(fā)進(jìn)行的。Ca(OH)2(s)+2NH4Cl

(s)

=

CaCl2(aq)+2NH3(g)+2H2O(l)ΔH>0交流·研討交流·研討根據(jù)下列自發(fā)吸熱反應(yīng)的共同特點(diǎn)判斷是什么“推動(dòng)”了反應(yīng)的進(jìn)行？(2)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)ΔH>0(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH>0(4)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)ΔH>0

(1)Ca(OH)2(s)+2NH4Cl

(s)

=

CaCl2(aq)+2NH3(g)+2H2O(l)

ΔH>0體系趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)換為無序狀態(tài)一、熵描述體系無序程度的一個(gè)物理量。——符號(hào)S，單位是J·mol-1·K-1無序程度越高,熵值越大。純物質(zhì)的熵值的大小與物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)以及溫度、壓強(qiáng)等因素有關(guān)。如，同一條件下，不同物質(zhì)，熵值不同；同一物質(zhì)，S(g)>S(l)>S(s)；

物質(zhì)的量越大，熵值越大。

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔS為反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物的總熵之差。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，反應(yīng)熵變的數(shù)值通常都是正值，為熵增加反應(yīng)。ΔS

=S反應(yīng)產(chǎn)物－S反應(yīng)物ΔS=+169.6J·mol-1·K-1

判斷下列過程的熵變是大于零還是小于零？(1)2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)(2)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)(3)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(l)(4)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)(5)Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)ΔS＞0ΔS＜0ΔS＞0ΔS＜0ΔS＜0交流·研討交流·研討思考下述過程的方向性，體會(huì)熵變與反應(yīng)的自發(fā)性有何關(guān)系?(2)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)ΔH>0(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH>0(4)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)ΔH>0

(1)Ca(OH)2(s)+2NH4Cl

(s)

=

CaCl2(aq)+2NH3(g)+2H2O(l)

ΔH>0ΔS＞0，利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

ΔS=-39.4J·mol-1·K-1熵減少的反應(yīng)，在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行ΔS＞0的反應(yīng)，利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但不絕對(duì)，熵減小的反應(yīng)也有能自發(fā)進(jìn)行的。二、用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向焓變熵變反應(yīng)的自發(fā)性ΔH＜0ΔS＞0ΔH＜0ΔS＜0ΔH＞0ΔS＞0ΔH＞0ΔS＜0反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行？反應(yīng)方向的吉布斯自由能判據(jù)吉布斯自由能（符號(hào)G）的定義式為G=H－TS。ΔG為反應(yīng)的吉布斯自由能變：ΔG=ΔH-TΔS，表示的是一個(gè)封閉體系在等溫、等壓條件下做最大非體積功的能力。在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，反應(yīng)的方向可依據(jù)ΔG來判斷：

ΔG<0反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行

ΔG=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

ΔG>0反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行在以上條件下，自發(fā)反應(yīng)總是朝著吉布斯自由能減小的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。二、用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向研究表明，在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向可以用反應(yīng)的焓變和熵變來綜合判斷，判據(jù)為ΔH－TΔS。ΔH－TΔS<0反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行ΔH－TΔS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)ΔH－TΔS＞0反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行二、用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向二、用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向焓變熵變反應(yīng)的自發(fā)性ΔH＜0ΔS＞0ΔH＜0ΔS＜0ΔH＞0ΔS＞0ΔH＞0ΔS＜0反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行低溫利于自發(fā)進(jìn)行高溫利于自發(fā)進(jìn)行注意1.反應(yīng)方向的判據(jù)只能用于確定反應(yīng)是否有自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)，不能確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生。2.以上反應(yīng)的討論，僅限于等溫等壓及除了體積功以外不做其他功條件下，人為的干預(yù)可以改變反應(yīng)的方向?！纠斫鈶?yīng)用】用于汽車尾氣凈化反應(yīng)例析在298K、100kPa下，2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1，在通常條件下，用上述化學(xué)反應(yīng)處理汽車尾氣是否具有可行性？ΔH－TΔS＝－746.8kJ·mol－1－298K×(－197.5×10－3)kJ·mol－1·K－1≈－687.9kJ·mol－1＜0。該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，利用此反應(yīng)解決汽車污染問題可行。單位換算1.下列說法正確的是（）A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變C.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)2.自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是（）A.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.熵增加反應(yīng)D.熵增加或者放熱反應(yīng)CD4.某反應(yīng)2AB(g)＝C(g)＋3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的正反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為(

)A.ΔH＜0、ΔS＞0 B.ΔH＜0、ΔS＜0C.ΔH＞0、Δ