2.3化學(xué)反應(yīng)的方向核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識與微觀探析：宏觀層面：通過觀察自然界中的自發(fā)過程（如水的流動、氣體擴(kuò)散、鐵生銹），識別化學(xué)反應(yīng)的方向性特征，建立“宏觀現(xiàn)象→自發(fā)趨勢”的關(guān)聯(lián)認(rèn)知。微觀層面：從分子混亂度（熵）和能量變化（焓）角度，理解化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的微觀本質(zhì)，形成“微觀熵焓變化→宏觀反應(yīng)方向”的分析路徑。2.變化觀念與平衡思想：能量與熵變觀念：認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性由焓變和熵變共同決定，理解“放熱且熵增的反應(yīng)易自發(fā)”的規(guī)律，建立“能量降低+混亂度增加→自發(fā)趨勢”的綜合判斷模型。條件影響意識：通過溫度對反應(yīng)方向的影響，體會“反應(yīng)方向非絕對，條件改變可逆轉(zhuǎn)”的動態(tài)思維，培養(yǎng)“變量控制→方向預(yù)測”的平衡思想。3.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：社會應(yīng)用意識：聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)方向的判斷、環(huán)境保護(hù)中自發(fā)污染過程的防治，認(rèn)識化學(xué)理論在解決社會問題中的價(jià)值，強(qiáng)化“科學(xué)決策→社會責(zé)任”的意識。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)?1.自發(fā)反應(yīng)的概念：理解在一定條件下無需外界干預(yù)即可自動進(jìn)行的反應(yīng)，能通過生活實(shí)例判斷反應(yīng)的自發(fā)性。2.熵變與焓變的影響：掌握熵增和焓減對反應(yīng)自發(fā)性的促進(jìn)作用，能用“混亂度增加”解釋常見熵增過程。3.吉布斯自由能判據(jù)：理解ΔG=ΔH-TΔS

的含義，能用ΔG<0判斷反應(yīng)自發(fā)，分析溫度對ΔG

的影響。學(xué)習(xí)難點(diǎn)?1.熵的微觀理解：突破“熵是混亂度”的抽象概念，從分子運(yùn)動和排列方式角度理解熵增。2.綜合判據(jù)的應(yīng)用：能結(jié)合ΔH

和ΔS

的符號，分析不同溫度下反應(yīng)的自發(fā)性，避免單一因素判斷的誤區(qū)。課前導(dǎo)入為什么這些現(xiàn)象具有方向性？自然界中是否存在‘可逆’的自發(fā)過程？水從高處自發(fā)流向低處，反之需外界做功香水?dāng)U散使整間屋子充滿香味，而香氣不會自發(fā)聚集鐵器在潮濕空氣中自發(fā)生銹，生銹的鐵不會自發(fā)變回鐵單質(zhì)自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)PART011.自發(fā)過程有些化學(xué)反應(yīng)也是自發(fā)進(jìn)行的，而且具有方向性。那么，如何判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向呢？實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)放熱反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的。例如，下列反應(yīng)：△H=-285.8kJ·mol-1△H=-216.8kJ·mol-1△H=-57.3kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)Zn(s)+CuSO4

(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)因此，有人認(rèn)為，只有放熱的反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)是吸熱的還是放熱的來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。1.自發(fā)過程而事實(shí)表明，有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行。2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=＋74.9kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=＋31.4kJ/mol如，通過實(shí)驗(yàn)知道，Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)是吸熱的，但是這個反應(yīng)卻是可以自發(fā)進(jìn)行的。又如：這些吸熱反應(yīng)都是可以自發(fā)進(jìn)行的。所以，不能只根據(jù)放熱或者吸熱來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。1.自發(fā)過程（1）定義：在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自發(fā)進(jìn)行的過程。（2）特點(diǎn)：①

能量角度：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時體系會對外部做功或者釋放熱量）②

混亂度角度：體系有自發(fā)地從混亂度?。ㄓ行颍┫蚧靵y度大（無序）的方向進(jìn)行的傾向。有序混亂2.自發(fā)反應(yīng)在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)，就稱為自發(fā)反應(yīng)。（1）自發(fā)反應(yīng)具有方向性，即在一定條件下反應(yīng)的某個方向是自發(fā)進(jìn)行的，其逆方向在相同條件下一定不能自發(fā)進(jìn)行。如鐵在潮濕的空氣中生銹是自發(fā)進(jìn)行的，而在該條件下鐵銹變?yōu)殍F一定不能自發(fā)進(jìn)行。（2）自發(fā)反應(yīng)是指該反應(yīng)過程有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生，發(fā)生時速率也不一定大，非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也可能發(fā)生。如煤的燃燒是自發(fā)反應(yīng)，但在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。焓變、熵變與反應(yīng)方向PART021.焓變與反應(yīng)方向焓判據(jù)的依據(jù)：放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。大多數(shù)放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行（△H＜0）?！鱄=-285.8kJ·mol-1△H=-216.8kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)Zn(s)+CuSO4

(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行（△H＞0）。2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.7kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=＋31.4kJ/mol化學(xué)反應(yīng)有向焓變減小的方向進(jìn)行的傾向，但不能只依據(jù)焓變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。2.熵變與反應(yīng)方向（1）概念：熵是衡量體系混亂度的物理量，符號為

S，單位通常為J/(mol·K)。熵值越大，體系的混亂度越大。（2）影響因素：①

物質(zhì)的種類：同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。②

物質(zhì)的狀態(tài)：同一物質(zhì)的物質(zhì)的量相同時，熵值大小為S(g)＞S(l)＞S(s)。2.熵變與反應(yīng)方向（2）影響因素：③

物質(zhì)的量：同種氣態(tài)物質(zhì)，物質(zhì)的量越多，原子數(shù)或分子數(shù)越多，熵值越大。④

易溶于水的固體，溶解前后熵值不同。如氯化鈉晶體溶于水，S(溶解前)＜S(溶解后)溶解前：Na+和Cl-在氯化鈉晶體中有序地排列；溶解后：被水分子包圍著的Na+和Cl-在溶液中自由移動。3.熵變【思考】下列自發(fā)過程的熵變有何特點(diǎn)？(1)冰→液態(tài)水→水蒸氣(2)氯化鈉晶體溶于水(3)自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)：N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

ΔH=+56.7kJ/mol碳酸銨的分解：(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH=+74.9kJ/mol共同點(diǎn)：熵（S）增加ΔS=S產(chǎn)物總熵－S反應(yīng)物總熵3.熵變（1）概念：發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時物質(zhì)熵的變化稱為熵變，符號為△S。△S=S(產(chǎn)物）-S(反應(yīng)物）△S>0,熵增反應(yīng)△S<0,熵減反應(yīng)（2）表達(dá)式：（3）熵變規(guī)律：對于有氣體（可以是反應(yīng)物也可以是生成物）參與且氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的化學(xué)反應(yīng)，其熵變通常是正值，是熵增(△S>0)的反應(yīng)；反之，氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量減小的化學(xué)反應(yīng)，其熵變通常是負(fù)值，是熵減(△S＜0)的反應(yīng)。4.熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系（1）熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系：體系趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)，熵變只是判別反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素，但也不是唯一因素。自發(fā)反應(yīng)的方向與焓變和熵變有關(guān)，但焓變和熵變都不能單獨(dú)作為判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的依據(jù)。要準(zhǔn)確地判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。①

許多熵增的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行。②

少數(shù)熵減的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行。（2）結(jié)論：反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷方法PART031.自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向

研究表明：在等溫、等壓條件下封閉體系中，自由能的變化綜合反應(yīng)了體系的焓變和熵變對自發(fā)過程的影響：（G

：自由能T：絕對溫度)

化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到體系達(dá)到平衡△G=△H-T△S

當(dāng)△G＜0時，

反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G

＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G＝0時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)注意：?G這個判據(jù)指的是在T、P一定的條件下反應(yīng)自動發(fā)生的趨勢，即反應(yīng)發(fā)生的可能性，并不能說明反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生和發(fā)生的速率！2.對反應(yīng)進(jìn)行方向判斷的討論類型△H△S反應(yīng)的自發(fā)性（1）＜0＞0（2）＞0＜0（3）＜0＜0（4）＞0＞0△H-T△S＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行△H-T△S＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行△H-T△S因溫度的變化可能大于0，也可能小于0，反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)。一般低溫時△H的影響為主，高溫時△S的影響為主。△H＜0、△S＜0的反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進(jìn)行；△H＞0、△S＞0的反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行?！鱄△S?H>0?S<0所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行?H<0?S<0低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H>0?S>0高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H<0?S>0所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行2.對反應(yīng)進(jìn)行方向判斷的討論歸納總結(jié)焓判據(jù)熵判據(jù)復(fù)合判據(jù)放熱過程中體系能量降低，ΔH＜0，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，故焓變只是影響反應(yīng)反向的一種因素①熵的大小：同種物質(zhì)，熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)②熵判據(jù)：體系的無序程度增加(即熵增)，ΔS＞0反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些熵減的過程也能自發(fā)進(jìn)行，故熵變只是影響反應(yīng)方向的一種因素＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行ΔH-TΔS=0，反應(yīng)達(dá)到平衡＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行隨堂訓(xùn)練1.汽車尾氣(含烴類、CO、NO與SO2等)是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車排氣管上裝催化轉(zhuǎn)化器，它使NO與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應(yīng)原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列說法正確的是(

)A．該反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)B．該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，因此需要合適的催化劑C．該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，催化劑條件只是增大反應(yīng)的速率D．該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，因?yàn)檎磻?yīng)是吸熱反應(yīng)C隨堂訓(xùn)練2.下列說法正確的是（）A.放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，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)C隨堂訓(xùn)練3.下列對于化學(xué)反應(yīng)方向說法正確的是(

)A．反應(yīng)3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，

說明該反應(yīng)的ΔH＞0B．常溫下反應(yīng)2Na2SO3(s)＋O2(g)=2Na2SO4(s)能自發(fā)進(jìn)行，則ΔH＜0C．反應(yīng)2Na2O2(s)＋2CO2(g)=2Na2CO3(s)＋O2(g)能自發(fā)進(jìn)行，

則該反應(yīng)的ΔH＞0D．一定溫度下，反應(yīng)2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH