化學反應的方向 高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1+

第二章

化學反應速率與化學平衡第三節(jié)

化學反應的方向第一課時

化學反應的方向新課導入自然界中水總是自動從高處往低處流；電流總是從自動電位高的地方向電位低的地方流動；室溫下冰塊自動融化；墨水自動擴散；食鹽自動溶解于水；火柴棒自動散落等。上述過程有何共同點？有明顯的自發(fā)性如何理解自發(fā)性了？自發(fā)過程與自發(fā)反應自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程。非自發(fā)過程：在一定條件下，需要持續(xù)借助人為作用力才能進行的過程。生活中常見的自發(fā)過程這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。自發(fā)過程與自發(fā)反應自發(fā)反應：在一定條件下，無需外力，有能自動發(fā)生反應的趨勢的一類反應，稱為自發(fā)反應。1.自發(fā)反應具有方向性：即在一定條件下反應的某個方向是自發(fā)進行的，其逆方向在相同條件下一定不能自發(fā)進行2.自發(fā)反應是指該反應過程有自發(fā)進行的傾向：但不一定能夠實際發(fā)生，發(fā)生時速率也不一定大，非自發(fā)反應在一定條件下也可能發(fā)生。如煤的燃燒是自發(fā)反應，但在常溫下不能自發(fā)進行。PS：自發(fā)過程與自發(fā)反應思考：1.從能量角度分析這些自發(fā)過程過程一般有什么共同特點？2.在一定的溫度、壓強條件下，有的化學反應也是自發(fā)進行的，如何判斷化學反應自發(fā)進行的方向？對外做功或釋放熱量高能狀態(tài)低能狀態(tài)化學反應進行的方向與焓變的關系大多數(shù)放熱反應可以自發(fā)進行。請猜測焓變(ΔH)與反應自發(fā)進行的關系△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)放熱反應(△H<0)具有自發(fā)進行的傾向反應熱反應過程能量反應物生成物思考：可否依據△H的正負將化學反應分為自發(fā)反應和非自發(fā)反應？化學反應進行的方向與焓變的關系能量判據：體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H＜0）。對于化學反應而言，絕大多數(shù)的放熱反應能自發(fā)進行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應越完全。焓變（△H）是決定反應能否自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。反應物的總能量高生成物的總能量低放熱反應?H＜0化學反應進行的方向與焓變的關系2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=＋74.9kJ/mol下列反應也能夠自發(fā)進行NaHCO3(s)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=＋31.4kJ/mol思考：什么因素驅動了吸熱反應的自發(fā)進行？花香四溢、酒香擴散、食鹽溶解于水有什么共同的特點？

CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)△H=＋178.5kJ/mol高溫有序混亂化學反應進行的方向與熵變的關系【熵、熵變的概念】(1)熵的概念：自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉變?yōu)闊o序，體系的混亂度增大。體系的混亂度常用熵來描述，熵的概念是表示體系的混亂或無序程度的物理量，其符號為S，單位：J/(mol·K)。熵值越大，體系的混亂度越大(2)熵變：生成物與反應物的熵值之差，用ΔS表示化學反應進行的方向與熵變的關系(1)同一條件下，不同的物質熵值不同(2)同一物質的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關，對同一種物質不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)(3)物質的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大(4)反應過程中氣體物質的量增加的反應是熵增大(5)固體的溶解過程、墨水擴散過程和氣體擴散過程是熵增大【影響熵大小的因素】化學反應進行的方向與熵變的關系【思考】下列自發(fā)過程的熵變有何特點？(1)冰→液態(tài)水→水蒸氣(2)氯化鈉晶體溶于水(3)自發(fā)進行的吸熱反應：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：熵（S）增加ΔS=S產物總熵－S反應物總熵化學反應進行的方向與熵變的關系2.熵變與反應方向熵變（△S）△S=S(產物）-S(反應物）△S>0,熵增反應△S<0,熵減反應體系趨向于從有序狀態(tài)轉變?yōu)闊o序狀態(tài)，因此熵增反應(△S>0)具有自發(fā)進行的傾向。熵變只是判別反應能否自發(fā)進行的一個因素，但也不是唯一因素。自由能與化學反應的方向思考：我們已經知道:ΔH<0有利于反應自發(fā);ΔS>0有利于反應自發(fā)。這兩個因素都對反應的自發(fā)性產生重要影響，但都有各自的局限性，那么我能不能把這兩個因素合并起來,一塊考慮呢?自由能與化學反應的方向

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)

化學反應總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡△G=△H-T△S當△G＜0時，

反應能自發(fā)進行當△G＞0時，反應不能自發(fā)進行當△G＝0時，反應達到平衡狀態(tài)注意：?G這個判據指的是在T、P一定的條件下反應自動發(fā)生的趨勢，即反應發(fā)生的可能性，并不能說明反應能否實際發(fā)生和發(fā)生的速率！復合判據△G不僅與焓變和熵變有關，還與溫度有關△H△S?H>0?S<0所有溫度下反應不能自發(fā)進行?H<0?S<0低溫下反應自發(fā)進行?H>0?S>0高溫下反應自發(fā)進行?H<0?S>0所有溫度下反應自發(fā)進行總結歸納化學反應方向的判斷焓判據熵判據復合判據放熱過程中體系能量降低，ΔH＜0，具有自發(fā)進行的傾向，但有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，故焓變只是影響反應反向的一種因素①熵的大?。和N物質，熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)②熵判據：體系的無序程度增加(即熵增)，ΔS＞0反應有自發(fā)進行的傾向，但有些熵減的過程也能自發(fā)進行，故熵變只是影響反應方向的一種因素＞0，反應不能自發(fā)進行ΔH-TΔS=0，反應達到平衡＜0，反應能自發(fā)進行隨堂訓練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化器，它使NO與CO反應生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列說法正確的是(

)A．該反應是熵增大的反應B．該反應不能自發(fā)進行，因此需要合適的催化劑C．該反應常溫下能自發(fā)進行，催化劑條件只是增大反應的速率D．該反應常溫下能自發(fā)進行，因為正反應是吸熱反應C隨堂訓練2.下列說法正確的是（）A.放熱反應都是自發(fā)的，吸熱反應都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減少或不變C.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)D.自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn)C隨堂訓練3.下列對于化學反應方向說法正確的是(

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

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

則該反應的ΔH＞0D．一定溫度下，反應2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH＜0B隨堂訓練4.石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為C(石墨)+O2(g)=CO2(g)Δ