化學(xué)反應(yīng)的方向 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1+

第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第三節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的方向第一課時(shí)

化學(xué)反應(yīng)的方向新課導(dǎo)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(kuò)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(diǎn)？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(yīng)自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進(jìn)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(jìn)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(yīng)自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下，無需外力，有能自動發(fā)生反應(yīng)的趨勢的一類反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。1.自發(fā)反應(yīng)具有方向性：即在一定條件下反應(yīng)的某個(gè)方向是自發(fā)進(jìn)行的，其逆方向在相同條件下一定不能自發(fā)進(jìn)行2.自發(fā)反應(yīng)是指該反應(yīng)過程有自發(fā)進(jìn)行的傾向：但不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生，發(fā)生時(shí)速率也不一定大，非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也可能發(fā)生。如煤的燃燒是自發(fā)反應(yīng)，但在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。PS：自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)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(diǎn)？2.在一定的溫度、壓強(qiáng)條件下，有的化學(xué)反應(yīng)也是自發(fā)進(jìn)行的，如何判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)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(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變的關(guān)系大多數(shù)放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。請猜測焓變(ΔH)與反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的關(guān)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(yīng)(△H<0)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向反應(yīng)熱反應(yīng)過程能量反應(yīng)物生成物思考：可否依據(jù)△H的正負(fù)將化學(xué)反應(yīng)分為自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)？化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變的關(guān)系能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H＜0）。對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全。焓變（△H）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素。反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)?H＜0化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變的關(guān)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(yīng)也能夠自發(fā)進(jìn)行NaHCO3(s)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=＋31.4kJ/mol思考：什么因素驅(qū)動了吸熱反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行？花香四溢、酒香擴(kuò)散、食鹽溶解于水有什么共同的特點(diǎn)？

CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)△H=＋178.5kJ/mol高溫有序混亂化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)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(zhuǎn)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(yīng)物的熵值之差，用ΔS表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)系(1)同一條件下，不同的物質(zhì)熵值不同(2)同一物質(zhì)的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關(guān)，對同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)(3)物質(zhì)的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大(4)反應(yīng)過程中氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)是熵增大(5)固體的溶解過程、墨水?dāng)U散過程和氣體擴(kuò)散過程是熵增大【影響熵大小的因素】化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)系【思考】下列自發(fā)過程的熵變有何特點(diǎn)？(1)冰→液態(tài)水→水蒸氣(2)氯化鈉晶體溶于水(3)自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)：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(diǎn)：熵（S）增加ΔS=S產(chǎn)物總熵－S反應(yīng)物總熵化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)系2.熵變與反應(yīng)方向熵變（△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)體系趨向于從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)，因此熵增反應(yīng)(△S>0)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向。熵變只是判別反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素，但也不是唯一因素。自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向思考：我們已經(jīng)知道:ΔH<0有利于反應(yīng)自發(fā);ΔS>0有利于反應(yīng)自發(fā)。這兩個(gè)因素都對反應(yīng)的自發(fā)性產(chǎn)生重要影響，但都有各自的局限性，那么我能不能把這兩個(gè)因素合并起來,一塊考慮呢?自由能與化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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(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)自動發(fā)生的趨勢，即反應(yīng)發(fā)生的可能性，并不能說明反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生和發(fā)生的速率！復(fù)合判據(jù)△G不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)△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)行總結(jié)歸納化學(xué)反應(yīng)方向的判斷焓判據(jù)熵判據(jù)復(fù)合判據(jù)放熱過程中體系能量降低，ΔH＜0，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，故焓變只是影響反應(yīng)反向的一種因素①熵的大?。和N物質(zhì)，熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)②熵判據(jù)：體系的無序程度增加(即熵增)，ΔS＞0反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些熵減的過程也能自發(fā)進(jìn)行，故熵變只是影響反應(yīng)方向的一種因素＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行ΔH-TΔS=0，反應(yīng)達(dá)到平衡＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行隨堂訓(xùn)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(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)條件下才能實(shí)現(xiàn)D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)C隨堂訓(xùn)練3.下列對于化學(xué)反應(yīng)方向說法正確的是(

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

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

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