化學(xué)反應(yīng)的方向和判斷依據(jù)

化學(xué)反應(yīng)的方向單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度2021/6/271自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)Na投入H2O中鐵生銹2021/6/2722021/6/273

高處水向低處流是一個可自動進行的過程，那么低處水可以流至高處嗎？

在“低水高流”的過程中一旦外界停止做功，該過程還能繼續(xù)進行下去嗎？思考與交流2021/6/274自發(fā)過程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程；非自發(fā)過程：在一定條件下，需要外力幫助才能實現(xiàn)的過程。

請盡可能多地列舉你熟知的自發(fā)過程。

交流與討論2021/6/275一自發(fā)反應(yīng):在一定溫度和壓強下，無需外界幫助就能自動進行的反應(yīng)，我們稱之為自發(fā)反應(yīng)。①一定溫度T和壓強P的目的：引發(fā)反應(yīng)；②外界幫助指:通電、光照等；2021/6/276以上自發(fā)反應(yīng)的共同點——放熱反應(yīng)△H＜0

自然界中的許多自發(fā)過程，無論是物理過程還是化學(xué)過程，都有由能量較高狀態(tài)向能量較低狀態(tài)轉(zhuǎn)化的傾向。（能量越低越穩(wěn)定）高能態(tài)→低能態(tài)+能量化學(xué)反應(yīng)的方向2021/6/277能量判據(jù)（焓判據(jù)）

對于化學(xué)反應(yīng)而言，放熱反應(yīng)就是一個由高能態(tài)向低能態(tài)變化的過程，因此，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得越多，反應(yīng)越完全。

所以△H＜0的反應(yīng)有自發(fā)進行的傾向，焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向2021/6/278二判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)1焓判據(jù)：自發(fā)反應(yīng)有趨向于使體系的能量降低的傾向。即

H＜0的反應(yīng)有自發(fā)進行的傾向。且ΔH數(shù)值越大，越有利于反應(yīng)的自發(fā)進行。交流與討論

“只有放熱反應(yīng)才可以自發(fā)進行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進行”，你同意這種觀點嗎？

化學(xué)反應(yīng)的方向2021/6/279判斷下列過程中能量的變化情況：吸熱

請觀察：這些物質(zhì)的規(guī)則性、微粒間無規(guī)則排列程度有沒有改變呢？如何改變？1、冰融化成水2、NH4Cl（s）+Ba(OH)2.8H2O(s)==2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)3、硝酸氨溶于水NH4NO3(s)─→NH4+(aq)+NO3-(aq)體系的混亂度增大2021/6/2710熵：衡量一個體系混亂度的物理量，符號：S

除熱效應(yīng)外，決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的另一個因素是體系的混亂度（微粒間無規(guī)則排列程度）。大多數(shù)自發(fā)過程有趨向于體系混亂度增大的傾向.體系混亂度越大，熵值越大，即S值越大。2021/6/2711熵變：反應(yīng)前后體系熵的變化。符號：ΔS

ΔS>0：體系的混亂度增大；ΔS<0：體系的混亂度減小；二判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)2熵判據(jù)：即S>0的反應(yīng)有自發(fā)進行的傾向.且ΔS越大，越有利于反應(yīng)的自發(fā)進行?！鱏=S（產(chǎn)物）－S（反應(yīng)物）2021/6/2712

根據(jù)你已有的知識經(jīng)驗，判斷下列過程的熵變大于零還是小于零。①H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)②NaOH（s）==Na+(aq)+OH-(aq)

③CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)

高溫④N2(g)+3H2（g）2NH3(g)問題解決ΔS>0ΔS>0ΔS>0ΔS<02021/6/27131、同一物質(zhì)，S（g）﹥S（l）﹥S（s）；2、分子數(shù)越多或分子種類越多則熵值越大；3、固體溶解過程、墨水?dāng)U散過程、氣體擴散過程，熵變均為正值，即△S＞0，為熵增過程；有關(guān)體系熵值的規(guī)律：2021/6/27141下列反應(yīng)中，熵變小于0的是D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D檢測練習(xí):2021/6/27152判斷下列反應(yīng)的ΔS>0還是<0：A、NH4Cl=HCl+NH3B、2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq)C、2NO2=N2O4D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔS>0ΔS>0ΔS<0ΔS<0檢測練習(xí):2021/6/2716小結(jié)：

綜上所述,體系能量降低和混亂度增加都有促使反應(yīng)自發(fā)進行的傾向,即焓變和熵變共同制約著化學(xué)反應(yīng)進行的方向。

要正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變△H和熵變△S。2021/6/2717

體系自由能變化（△G）綜合考慮了焓變和熵變對反應(yīng)體系的影響：△G=

H-T

S（Ｔ為熱力學(xué)溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用△G判斷化學(xué)反應(yīng)在該狀況時自發(fā)進行的方向顯得更為科學(xué)。

＜0，一定能自發(fā)進行△G=△H－T△S＝0，達到平衡狀態(tài)

＞0，一定不能自發(fā)進行

拓展視野2021/6/2718例題：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，ΔH（298K）=178.2KJ·mol-1,ΔS=169.6J·mol-1·K-1請通過計算說明該反應(yīng)在常溫能否自發(fā)進行，在什么溫度下能自發(fā)進行。常溫下：ΔG=178.2KJ·mol-1-298K×169.6J·mol-1·K-1×10-3

=127.7kJ·mol-1所以，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進行。若要讓該反應(yīng)自發(fā)進行，則ΔG<0，設(shè)溫度為T，代入公式，求得T=1051K所以，該反應(yīng)在1051K以上能自發(fā)進行。2021/6/2719焓變熵變化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行

H＜0

S＞0

H＞0

S＜0

H＜0

S＜0

H＞0

S＞0一定自發(fā)一定非自發(fā)低溫自發(fā)高溫自發(fā)△G=△H－T△SNH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)低溫可行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)高溫可行2021/6/2720

汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染,有人提出通過2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)來處理汽車尾氣。已知室溫（298K、101KPa）下：△H=-113.0KJ·mol-1△S=-143.5J·mol-1·K-12021/6/2721思考：如何加快反應(yīng)速率？一種汽車尾氣凈化器。△H-T△S=-69.68KJ·mol-1<0,因此，室溫下反應(yīng)能自發(fā)進行。但該反應(yīng)速率極慢。2021/6/27221、實驗證明，多數(shù)能自發(fā)進行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對此說法的理解的敘述中，正確的是（）A、所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進行的B、所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的C、焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素D、焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的判據(jù)2、自發(fā)進行的反應(yīng)一定是（）A、吸熱反應(yīng)B、放熱反應(yīng)C、熵增加反應(yīng)D、熵增加或者放熱反應(yīng)DC課堂練習(xí)2021/6/27233、25℃和1.01×105Pa時，反應(yīng)2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=56.76kJ/mol，自發(fā)進行的原因是（）A、是吸熱反應(yīng)B、是放熱反應(yīng)C、是熵減小的反應(yīng)D、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)4、某反應(yīng)其△H=-122kJ/mol，△S=-231J.mol-1.K-1，則此反應(yīng)在下列哪些情況下可自發(fā)進行（）A、在任何溫度下都能自發(fā)進行B、在任何溫度下都不能自發(fā)進行C、僅在高溫下自發(fā)進行D、僅在低溫下自發(fā)進行DD2021/6/27245下列說法不正確的是A.焓變是個與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，多數(shù)能自發(fā)進行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。B.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。C.一個反應(yīng)能否自發(fā)進行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D.一個反應(yīng)能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)C檢測練習(xí):2021/6/27251．反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時候發(fā)生，多快才能完成，就不是焓變判斷和熵變判斷能解決的問題