化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向微課

第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向[想一想][分析與評價][結(jié)論]這些自發(fā)反應(yīng)的共同特點是：都是放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系的能量降低（△H＜0），因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向?？茖W(xué)家由此提出用焓變來判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向——即自發(fā)過程的體系取向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)——此時體系會對環(huán)境做功或釋放熱量，△H＜0，這就是焓判據(jù)?；瘜W(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向判據(jù)之一1.焓判據(jù)——或能量判據(jù)即：△H＜0（或焓減）的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。即：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1[想一想]有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，如：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1[分析與評價]顯然，這些反應(yīng)是焓增的，只依據(jù)焓變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是不全面的。那么，判斷反應(yīng)進(jìn)行的自發(fā)性方向還有什么因素呢？[討論分析]有序排列的火柴散落成無序排列，那種狀態(tài)更“穩(wěn)定”？[規(guī)律]火柴散落成無序排列的狀態(tài)比較“穩(wěn)定”。即：物質(zhì)的聚集傾向往往是從有序到無序（即混亂）[結(jié)論]即：體系自發(fā)趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)——即△S＞0(熵增)的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。[思考與分析]分析下列自發(fā)過程的混亂度的變化？冰→水→水蒸氣。氯化鈉晶體溶于水。分子的排列越來越?jīng)]有規(guī)律，狀態(tài)越來越混亂。氯化鈉晶體中的陰陽離子的排列從有序有規(guī)則排列，變?yōu)樗芤褐械臒o序無規(guī)則的自由狀態(tài)，混亂度增大。[回顧][小結(jié)]同理，以上兩個吸熱反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的原因，一是N2O5分解，由2體積變?yōu)橛蠳O2和O2共存的5體積，混亂度是增大的；碳酸銨的分解也是一個混亂度增大的反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向判據(jù)之二2.熵判據(jù)——[結(jié)論]什么是熵、熵變呢？1.混亂度：表示由大量粒子組成體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。2.熵：用來度量體系

程度的物理量。熵值越大，

程度越大。符號為

。單位：J·mol－1·K－1。

3.熵值的大小：同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)

S(l)

S(s)。＞＞

5.熵判據(jù)：在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵

增大

，即ΔS＞0。這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理——是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的另一判據(jù)——熵判據(jù)。4.熵變(符號ΔS)

：△S=S產(chǎn)物－S反應(yīng)物。即：體系有自發(fā)地向混亂度增加(即

熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用

熵變來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。[小結(jié)]一個自發(fā)的過程（或反應(yīng)）就是要符合自發(fā)過程的兩大變化趨勢：①能量趨于減小（如△H＜0）；②混亂度趨于增大（如△S＞0）。例1：2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)298K時，ΔH＝－78.03kJ/mol，ΔS＝＋494.4J·mol－1·K－1例2.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)這個反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？已知：△H(298K)=+178.2kJ?mol-1,

△S(298K)=+169.6J?mol-1?K-1據(jù)：△Ｇ＜０即

ΔH－TΔS<0才自發(fā)，故有：T＞ΔH/ΔS=178.2×1000/169.6K≈1050.7K。[結(jié)論]在一定條件下，一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既可能與反應(yīng)焓變有關(guān)，又可能與反應(yīng)熵變有關(guān)。在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，我們要判別化學(xué)反應(yīng)的方向往往要綜合考慮△H、△S共同影響的結(jié)果。△Ｇ＜０即

ΔH－TΔS<0

△Ｇ＝０即ΔH－TΔS＝0

△Ｇ＞０即

ΔH－TΔS>0

反應(yīng)方向△H（能量判據(jù)）△S（熵判據(jù)）復(fù)合判據(jù)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向判據(jù)之三3.復(fù)合判據(jù)——ΔG=ΔH－TΔS（T為絕對溫度）反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行焓判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用1.由焓判據(jù)知∶放熱過程（△H﹤0）常常是容易自發(fā)進(jìn)行；2.由熵判據(jù)知∶若干熵增加（△S﹥0）的過程是自發(fā)的；3.很多情況下，簡單地只用其中一個判據(jù)去判斷同一個反應(yīng)，可能會出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)——自由能（△G）將更適合于所有的反應(yīng)過程。焓減熵增總結(jié)：在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個化學(xué)反應(yīng)的方向。放熱反應(yīng)的焓變小于0，熵增加反應(yīng)的熵變大于0，都對ΔG=ΔH－TΔS＜0有所貢獻(xiàn)，因此，焓減和熵增均有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。[2014·浙江理綜T27]（14分）煤炭燃燒…SO2。……相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

ΔH1＝＋218.4

kJ·molˉ1（反應(yīng)Ⅰ） CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)請回答下列問題： （1）反應(yīng)Ⅰ能自發(fā)進(jìn)行的條