第2章第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

1、第四節(jié)第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，_就可以自動進(jìn)行的過程。(2) 特 點 ： 體 系 趨 向 于 從 _ 狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開狀態(tài)(體系對外部_或者_(dá)熱量)。在密閉條件下，體系有從_自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)開的傾向，即_原理。不用借助于外力 高能 低能 做功 釋放 有序 無序 熵增 2自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)在給定的一組條件下，一個反應(yīng)可以_地進(jìn)行到顯著的程度的化學(xué)反應(yīng)就是自發(fā)反應(yīng)。而不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助于某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)。如氫氣與氧氣遇火燃燒是自發(fā)反應(yīng)，而水分解成氧氣和氫氣就是_。)。3下列過程屬自發(fā)過程的是(A水自高處流向低處B水分解成 H2 和

2、 O2CCH4 和 O2 混合后遇火燃燒DCO 氣體分解為 C 和 O2自發(fā) 非自發(fā)反應(yīng)A4化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)(1)焓判據(jù)。放熱反應(yīng)過程中體系能量_，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，因此可用_來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。(2)熵判據(jù)。熵：在密閉條件下，體系有從_ 自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)開的傾向。因為與有序體系相比，_體系“更加穩(wěn)定”，可以采取更多的存在方式。科學(xué)家用_(符號為_)來量度這種混亂(或無序)的程度。熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵_，即熵變(符號S)_零。降低 焓變 有序 無序 無序 熵 S 增大 大于 熵值大小的比較：同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)_S(l)_S(s)。熵判

3、據(jù)：體系有自發(fā)地向混亂度_(即_)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用_來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。(3)復(fù)合判據(jù)。過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否_和過程_，若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。綜合考慮_和_的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程，只根據(jù)一個方面來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是不全面的。 增加 熵增 熵變 一定會發(fā)生 發(fā)生的速率 焓判據(jù) 熵判據(jù))。5(雙選)下列過程屬于熵增加的是(A固體的溶解過程B氣體擴(kuò)散過程C水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水DCO(g)2H2(g)=CH3OH(g)AB 一、決定和影響化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的因素1化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變的關(guān)系。(1)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是

4、放熱反應(yīng)。例如：在常溫常壓下，NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) H57.3 kJmol1。(2)有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。例如：NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H(298 K)37.30 kJmol1。(3)有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行。例如：在室溫下和較高溫度下均為吸熱過程的 CaCO3 的分解反應(yīng)。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H(298 K)178.2 kJmol1H(1 200 K)176.5 kJmol12化學(xué)反應(yīng)的方向與熵變的關(guān)系反應(yīng)的熵變S

5、 為生成物總熵與反應(yīng)物總熵之差。對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。(1)許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增加反應(yīng)。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)；NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)。(2)有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行。例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)；C(s，石墨)H2O(g)=CO(g)H2(g)。(3)在一定條件下，一些熵減小的反應(yīng)，也可以自發(fā)進(jìn)行。如 ：高溫下 ， 2Al(s) Fe2O3(s)

6、=Al2O3(s) 2Fe(s) ；Ba(OH)2(aq)H2SO4(aq)=BaSO4(s)H2O(l)。焓變和熵變都是影響和決定化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的因素，但都不是唯一因素。例1碳酸銨(NH4)2CO3在室溫下就自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣。對其說法中正確的是()。A碳酸銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大B碳酸銨分解是因為向外界釋放了能量C碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(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)分解點撥：影響化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的兩個因素是熵變和焓變，這里碳酸銨分解，是一個自發(fā)進(jìn)行的熵增加的吸熱反應(yīng)。堿金屬的碳酸鹽(如碳酸鈉、碳酸鉀)是穩(wěn)定的，不能自發(fā)分解。答案：A二、復(fù)合判據(jù)1

7、用焓變和熵變的復(fù)合判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向體系的自由能變化(符號為G，單位為 kJmol1)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向的判斷，GHTS。(1)當(dāng)H0 時，G0，S0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。(3)當(dāng)H0，S0 或H0，S0 時，反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)。一般低溫時以焓變影響為主，高溫時以熵變影響為主。2用復(fù)合判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的有關(guān)規(guī)律(1)放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，放熱的熵減小反應(yīng)或熵?zé)o明顯變化的反應(yīng)，也可能自發(fā)進(jìn)行，如氫氣燃燒、甲烷燃燒等。(2)吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行，而吸熱的自發(fā)過程一定是熵增加的過程，如：冰的融化。(3)無熱效應(yīng)的

8、自發(fā)過程是熵增加的過程。如兩種理想氣體的混合。(4)當(dāng)焓變和熵變的作用相反時 ，如果二者大小相差懸殊，可能某一因素占主導(dǎo)地位。(5)此外，如果焓變和熵變的作用相反且相差不大時，溫度有可能對反應(yīng)的方向起決定性作用。是()。A若H0，S0，S0，低溫時可自發(fā)進(jìn)行C若H0，S0，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行D若H0，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行點撥：由自由能的計算公式GHTS，一個化學(xué)反應(yīng)要自發(fā)進(jìn)行，G0，S0，高溫時，G0，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，需要注意的是，這里的溫度是開爾文溫度。答案：B例2對于一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，下列說法中錯誤的例3某化學(xué)反應(yīng)其H122 kJ/mol，S231 J/(molK)，則此反

9、應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行的情況是()。A在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行C僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行D僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行點撥：給出一個化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變的數(shù)據(jù)，要判斷該反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行，直接利用自由能計算公式GHTS計算即可。本題中GHTS1220.231TNaHCO3。2離子反應(yīng)對于復(fù)分解反應(yīng)來講，一般是由易電離的物質(zhì)向難電離的物質(zhì)轉(zhuǎn)變，或向離子濃度減小的方向轉(zhuǎn)變。(1)由溶解度大的物質(zhì)向溶解度小的物質(zhì)轉(zhuǎn)變。Na2SO4CaCl2=CaSO4(微溶)2NaClCaSO4Na2CO3=CaCO3Na2SO4所以溶解性：CaCl2CaSO4CaCO3。(2)由強酸(堿)向弱酸(堿)轉(zhuǎn)變。2C

10、H3COOHNa2CO3=2CH3COONaCO2H2ONa2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3所以酸性強弱：CH3COOHH2CO3H2SiO3。3由難揮發(fā)性(高沸點)物質(zhì)向易揮發(fā)性(低沸點)物質(zhì)轉(zhuǎn)變。(1)由難揮發(fā)性酸向揮發(fā)性酸轉(zhuǎn)變。NaClH2SO4(濃)NaHSO4HCl所以沸點高低：H2SO4(濃)HCl。(2)由難揮發(fā)性酸酐向揮發(fā)性酸酐轉(zhuǎn)變。CaCO3SiO2CaSiO3CO2所以沸點高低：SiO2CO2。(3)由高沸點的金屬向低沸點的金屬轉(zhuǎn)變。2RbClMgMgCl22Rb所以沸點高低：MgRb。4由氧化性(還原性)強的物質(zhì)向氧化性(還原性)弱的物質(zhì)的轉(zhuǎn)變。2FeCl

11、32KI=2FeCl22KClI22FeCl2Cl2=2FeCl3所以氧化性強弱：Cl2FeCl3I2。 例 4 利用傳統(tǒng)方法判斷下列過程不能自發(fā)進(jìn)行的是()。A向溴化銀懸濁液中加入 Na2S 溶液，會生成黑色的 Ag2S沉淀B 向氫氧化鎂懸濁液中加入 Na2CO3 溶液，可以得到MgCO3 沉淀C用 NaCl 和濃硫酸共熱制取 HCl 氣體D向 FeCl3 溶液中加入 Na2S 會生成 S 沉淀解析：A、B 兩項是溶解度大向溶解度小的物質(zhì)轉(zhuǎn)變，幾種銀鹽沉淀的溶解性：AgClAgBrAgI Ag2S；要注意氫氧化鎂與碳酸鎂的溶解性比較，碳酸鎂微溶于水，而氫氧化鎂難溶于水，從氫氧化鎂沉淀向碳酸鎂沉淀的轉(zhuǎn)化過程是非自發(fā)進(jìn)行的；C 項是由難揮發(fā)酸制易揮發(fā)酸，能自發(fā)進(jìn)行；D 是氧化性由強向弱轉(zhuǎn)變，也能自發(fā)進(jìn)行。答案：B【變式訓(xùn)練】1已知 C