第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，通過宏觀事實推理、建構(gòu)化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變的關(guān)系的認知模型。2.能結(jié)合具體事例說明反應(yīng)自發(fā)進行的方向性。一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)1.自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進行的過程。例如高山流水、自由落體。(2)特點①體系趨向于從狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。

②在密閉條件下，體系有從自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榈膬A向(無序體系更加穩(wěn)定)。

(3)非自發(fā)過程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進行的過程。2.自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在給定的條件下，無需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動進行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。例如鋼鐵生銹。(2)非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應(yīng)。注意自發(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)進行的，其逆方向在相同條件下一定不能自發(fā)進行。自發(fā)反應(yīng)不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生，發(fā)生時速率也不一定大。3.應(yīng)用(1)自發(fā)反應(yīng)可被用來做“有用功”。例如H2的燃燒可設(shè)計成燃料電池。(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。例如通電將水分解為H2和O2。1.下列過程中屬于自發(fā)過程的是 (填序號)。①銨鹽的溶解②燒堿與鹽酸反應(yīng)③Zn與稀H2SO4反應(yīng)④將地下水抽至地面⑤Mg在空氣中燃燒⑥鋁熱反應(yīng)⑦墨水在水中的擴散⑧電解熔融的氯化鈉2.已知：①2H2+O22H2O；②2H2O2H2↑+O2↑。①是自發(fā)反應(yīng)，②是非自發(fā)反應(yīng)，通過對上述反應(yīng)的分析，思考：(1)自發(fā)反應(yīng)不需要任何條件就能發(fā)生嗎？(2)非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？二、化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(jù)1.焓變與化學(xué)反應(yīng)的方向放熱反應(yīng)過程中體系能量，因此具有進行的傾向，科學(xué)家提出用來判斷反應(yīng)進行的方向，這就是焓判據(jù)。

大多數(shù)放熱反應(yīng)是可以自發(fā)進行的。有些吸熱反應(yīng)也可以，如：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)ΔH=+109.8kJ·mol-1，故不能只根據(jù)或來判斷反應(yīng)的方向。只用焓判據(jù)判斷反應(yīng)是否自發(fā)不全面。

分析下列反應(yīng)進行的方向與ΔH之間的關(guān)系。(1)H2(g)+12O2(g)=H2O(l)，燃燒反應(yīng)是(填“吸”或“放”，下同)熱反應(yīng)，ΔH(填“>”或“<”，下同)0，常溫下能自發(fā)進行。(2)Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)，該反應(yīng)是熱反應(yīng)，ΔH0，常溫下(填“能”或“不能”，下同)自發(fā)進行。

(3)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng)為熱反應(yīng)，常溫下自發(fā)進行。

(4)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)，該反應(yīng)是熱反應(yīng)，ΔH0，能自發(fā)進行。

2.熵變與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)熵、熵變的概念(2)熵值大小①體系的熵值：體系的越大，體系的熵值就。

②同一種物質(zhì)的熵值：S(g)S(l)S(s)；同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。

(3)熵變與化學(xué)反應(yīng)進行方向的關(guān)系①自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)大多是熵的過程，有些熵的過程也能自發(fā)進行。不能只根據(jù)熵增或熵減來判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向。

②與環(huán)境既沒有物質(zhì)交換也沒有能量交換的孤立體系或絕熱體系，自發(fā)過程才向著熵增的方向進行。(1)反應(yīng)CaCO3(s)+2HCl(aq)=CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g)的ΔS(填“>”“<”或“=”，下同)0，常溫下(填“能”或“不能”，下同)自發(fā)進行。

(2)2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)，該反應(yīng)的ΔS0，能自發(fā)進行。

(3)自發(fā)反應(yīng)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)的ΔS0。

(4)二氧化碳通入澄清石灰水的反應(yīng)Ca(OH)2(aq)+CO2(g)=CaCO3(s)+H2O(l)自發(fā)進行，其ΔS0。

3.自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)自由能變化符號為，單位為kJ·mol-1。

(2)自由能變化與焓變、熵變的關(guān)系ΔG=。ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與有關(guān)。

(3)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)總是向著的方向進行，直到體系。

①當ΔG<0時，反應(yīng) ；②當ΔG=0時，反應(yīng) ；③當ΔG>0時，反應(yīng) 。類型ΔHΔSΔG反應(yīng)的自發(fā)性1<0>0<0一定能自發(fā)2>0<0>0一定不能自發(fā)3<0<0正負決定于溫度低溫能自發(fā)4>0>0高溫能自發(fā)(1)在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向()(2)自由能變化ΔG<0的化學(xué)反應(yīng)一定能迅速發(fā)生()(3)SO2(g)=S(g)+O2(g)ΔH>0，ΔS>0，該反應(yīng)不能自發(fā)進行()(4)NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)ΔH=+185.57kJ·mol-1能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向()(5)ΔH>0，ΔS<0的反應(yīng)，任何溫度下都不能自發(fā)進行()1.下列敘述不正確的是()A.混亂度減小的吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進行B.在溫度、壓強一定條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH-TΔS<0的方向進行C.碳酸氫鈉加熱可以分解，因為升高溫度利于熵增的方向自發(fā)進行D.水結(jié)冰的過程不能自發(fā)進行的原因是熵減的過程，改變條件也不可能自發(fā)進行2.已知在100kPa、298.15K時，石灰石發(fā)生分解反應(yīng)：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH=+178.3kJ·mol-1ΔS=+160.4J·mol-1·K-1，則(1)該反應(yīng)(填“能”或“不能”)正向自發(fā)進行。

(2)若溫度能決定反應(yīng)方向，則該反應(yīng)正向自發(fā)進行的最低溫度為。

3.在化學(xué)反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g)+D(g)ΔH=QkJ·mol-1過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。(1)Q(填“>”“<”或“=”，下同)0。

(2)熵變ΔS0。

(3)該反應(yīng)(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。

(4)升高溫度平衡常數(shù)K(填“增大”“減小”或“不變”)，平衡向

(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動。答案精析一、1.(2)①高能低能②有序無序思考交流1.①②③⑤⑥⑦解析將地下水抽至地面需要持續(xù)做功，電解熔融的氯化鈉要在直流電作用下才能進行，均不屬于自發(fā)過程。2.(1)自發(fā)反應(yīng)也需要一定條件引發(fā)反應(yīng)，一旦反應(yīng)后即可自發(fā)進行。(2)非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下能發(fā)生。二、1.降低自發(fā)焓變自發(fā)進行放熱吸熱思考交流1(1)放<(2)放<能(3)吸能(4)吸>2.(1)混亂程度SΔS(2)①混亂程度越大②>>(3)①增減思考交流2(1)>能(2)>(3)<(4)能<3.(1)ΔG(2)ΔH-TΔS溫度(3)自由能減小達到平衡①能自發(fā)進行②處于平衡狀態(tài)③不能自發(fā)進行正誤判斷(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√應(yīng)用體驗1.D2.(1)不能(2)1111.6K解析(1)ΔG=ΔH-TΔS=+178.3kJ·mol-1-298.15K×160.4×10-3kJ·mol-1·K-1≈130.5kJ·mol-1>0，所以該反應(yīng)不能正