2.2.1化學(xué)反應(yīng)的方向核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：能從宏觀現(xiàn)象（如冰融化、瀑布下落、化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)與非自發(fā)

）辨識(shí)變化的方向性，理解化學(xué)反應(yīng)方向的判斷；從微觀角度（熵變、焓變

）探析反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的本質(zhì)原因，建立宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)的聯(lián)系。2.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)具有方向性，理解焓變、熵變對(duì)反應(yīng)方向的影響，體會(huì)化學(xué)反應(yīng)方向與條件（溫度等

）的關(guān)系，形成動(dòng)態(tài)、辯證的變化觀念

。3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：通過(guò)探究反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的態(tài)度和邏輯推理能力；認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)方向研究對(duì)實(shí)際生產(chǎn)（如工業(yè)反應(yīng)條件選擇

）、資源利用的意義，增強(qiáng)運(yùn)用化學(xué)知識(shí)服務(wù)社會(huì)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任意識(shí)。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)?1.理解自發(fā)反應(yīng)的概念；掌握焓變、熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響；2.學(xué)會(huì)運(yùn)用焓判據(jù)、熵判據(jù)及綜合判據(jù)判斷反應(yīng)方向。學(xué)習(xí)難點(diǎn)?1.深入理解熵變的微觀含義及對(duì)反應(yīng)方向的影響；2.準(zhǔn)確運(yùn)用綜合判據(jù)分析不同溫度下反應(yīng)的自發(fā)性，理解反應(yīng)方向與條件的關(guān)系。課前導(dǎo)入生活中冰在室溫會(huì)融化，瀑布從高處流向低處，這些自然變化有方向?；瘜W(xué)反應(yīng)也一樣！鋅片放入硫酸銅溶液能置換出銅，可銅片放入硫酸鋅溶液卻沒(méi)反應(yīng)。為什么有的反應(yīng)能自動(dòng)發(fā)生，有的不行？今天探究“化學(xué)反應(yīng)的方向”，一起找出自發(fā)反應(yīng)的秘密，學(xué)習(xí)用焓變、熵變判斷反應(yīng)方向，解鎖化學(xué)反應(yīng)方向的“密碼”！自發(fā)過(guò)程與自發(fā)反應(yīng)PART01化學(xué)反應(yīng)的方向與自然界中的許多變化一樣，化學(xué)反應(yīng)具有方向性。與同學(xué)討論下列反應(yīng)在室溫下能否自動(dòng)進(jìn)行。如能自動(dòng)進(jìn)行，請(qǐng)寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式。1.水分解成氫氣和氧氣的反應(yīng)。2.氯氣與溴化鉀溶液的反應(yīng)。3.乙烯與溴單質(zhì)的四氯化碳溶液的反應(yīng)。4.氮?dú)夂脱鯕馍梢谎趸姆磻?yīng)。不能能不能能Cl2+2KBr===Br2+2KClCH2==CH2+Br2CH2BrCH2Br自發(fā)過(guò)程與自發(fā)反應(yīng)1.自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。2.自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，我們稱(chēng)之為自發(fā)反應(yīng)。3.特點(diǎn)：（1）具有方向性，即某個(gè)方向的過(guò)程在一定條件下是自動(dòng)進(jìn)行的，而其逆方向的過(guò)程在該條件下肯定不能自動(dòng)進(jìn)行。（2）體系傾向：高能狀態(tài)低能狀態(tài)對(duì)外部做功或向外部釋放能量有序狀態(tài)無(wú)序狀態(tài)（密閉條件下）自發(fā)過(guò)程與自發(fā)反應(yīng)4.聯(lián)系：自發(fā)過(guò)程可以是物理過(guò)程，不一定是自發(fā)反應(yīng)；而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過(guò)程。5.自發(fā)反應(yīng)的常見(jiàn)易錯(cuò)點(diǎn)：（1）自發(fā)反應(yīng)不一定能實(shí)際發(fā)生，非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下可能發(fā)生。（2）反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向，而不能確定反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生及發(fā)生時(shí)的速率。反應(yīng)能否發(fā)生還與反應(yīng)條件有關(guān)，例如，酒精的燃燒是一個(gè)自發(fā)反應(yīng)，但需要借助外界條件“點(diǎn)燃”才能發(fā)生?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向PART02化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變的關(guān)系下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因嗎？△H=-2217.5kJ·mol-1△H=-822kJ·mol-1△H=-1648.4kJ·mol-1C3H8(g)+5O2(g)==

3CO2(g)+4H2O(l)2Na(s)+Cl2

(g)==

2NaCl(s)4Fe(s)+3O2(g)==

2Fe2O3(s)H2(g)+F2(g)==

2HF(g)

上述反應(yīng)表明，在恒壓下，有些自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱的（ΔH＜0）。但事實(shí)也證明，有些能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)卻是吸熱的（ΔH＞0）?！鱄=-546.6kJ·mol-1【實(shí)驗(yàn)探究】向干燥的錐形瓶中加入約20gNH4Cl晶體。在一小木板上灑少量水，將錐形瓶放在木板上。再向其中加入約40g氫氧化鋇晶體［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒將固體充分混合均勻，靜置。片刻后拿起錐形瓶，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并思考如下問(wèn)題：1.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？2.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因是什么？化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變的關(guān)系氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)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(guò)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(gè)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(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變的關(guān)系焓判據(jù)焓判據(jù)：放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，用焓變(△H)來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，稱(chēng)為焓判據(jù)。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)的方向與焓變的關(guān)系有些吸熱反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)反應(yīng)，但在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行(△H＞0)。結(jié)論：焓變不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素，因此，不能直接用放熱(△H＜0)或吸熱(△H＞0)來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。CaCO3

(s)===

CaO(s)

+CO2(g)高溫下列兩個(gè)過(guò)程均吸熱：1.硝酸銨的溶解2.氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)NH4NO3

(s)===

NH4+(aq)

+NO3-(aq)2NH4Cl

(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)===

2NH3(g)

+BaCl2(s)+10H2O(l)

分析之前三個(gè)變化過(guò)程，它們具有共同的特點(diǎn)：硝酸銨溶解前，晶體中硝酸根離子與銨根離子規(guī)則排列，溶于水后形成水合離子，無(wú)序地分散在溶液中，即體系的混亂度增大；碳酸鈣分解成二氧化碳?xì)怏w，氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體反應(yīng)生成氨氣，氣體的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致體系的混亂度增大。由此，我們能否推測(cè)：體系的混亂度增大，反應(yīng)就能自發(fā)進(jìn)行？化學(xué)反應(yīng)的方向與熵變的關(guān)系1.熵的定義：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫做熵，用符號(hào)S表示?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向與熵變的關(guān)系2.熵的意義：熵值越大，體系的混亂度越大。3.影響因素：（1）物質(zhì)的種類(lèi)：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(shí)，熵值大小為S(g)＞S(l)＞S(s)。熵變1.概念：發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)物質(zhì)熵的變化稱(chēng)為熵變，符號(hào)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(duì)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)。3.常見(jiàn)的熵增大和熵減小過(guò)程熵變熵增大過(guò)程熵減小過(guò)程物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過(guò)程固體的溶解過(guò)程、物質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程氣體的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)氣體的物質(zhì)的量減小的過(guò)程物質(zhì)由氣態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到固態(tài)或由氣態(tài)到固態(tài)的過(guò)程熵判據(jù)熵判據(jù)：在密閉體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，即熵變大于零，這個(gè)原理也叫做熵增原理。在用來(lái)判斷過(guò)程的方向時(shí)，就稱(chēng)為熵判據(jù)。許多熵增大的反應(yīng)（△S＞0）在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行：2H2O2

(aq)==2H2O(l)

+O2(g)有些熵增大的反應(yīng)（△S＞0）在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行：C(s，石墨)+H2O(l)＝CO(g)+H2(g)有些熵減小的反應(yīng)（△S＜0）在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行：NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)熵變不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素，因此，不能直接用熵增大(△S＞0)或熵減小(△S＜0)來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。熵判據(jù)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。熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系：（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。復(fù)合判據(jù)PART03體系的自由能變化

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(duì)自發(fā)過(guò)程的影響：（G

：自由能T：絕對(duì)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(shí)，

反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G

＞0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G＝0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)注意：?G這個(gè)判據(jù)指的是在T、P一定的條件下反應(yīng)自動(dòng)發(fā)生的趨勢(shì)，即反應(yīng)發(fā)生的可能性，并不能說(shuō)明反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生和發(fā)生的速率！對(duì)反應(yīng)進(jìn)行方向判斷的討論類(lèi)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(shí)△H的影響為主，高溫時(shí)△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。對(duì)反應(yīng)進(jìn)行方向判斷的討論△H△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)行隨堂訓(xùn)練1.汽車(chē)尾氣(含烴類(lèi)、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(chē)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(wú)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(shuō)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(shuō)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