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1、第二章化学反应速率和化学平衡第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向第四节化学反应进行的方向知识目标：知识目标：1.通过日常生活中所见所闻以及常见的化学反应，了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性。2.通过“有序”和“无序”的对比，引出熵的概念。3.通过日常生活中的见闻，明确根据反应的焓变和熵变的大小，只能判断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。能力目标：能力目标：1.通过已有知识及日常生活中的见闻，构建化学反应方向的判据。2.学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式，构建新知识。学习重难点学习重难点重点：熵判据。难点：焓减与熵增与化学反应方向的
2、关系。自自由由落落体体 1. 1. 自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程行的过程 2. 2. 自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。地进行到显著程度，就称为自发反应。一一. . 化学反应的方向化学反应的方向3.3.非自发反应非自发反应 ：在一定条件下，需要外界做功才能进行的反在一定条件下，需要外界做功才能进行的反应。应。4.4.关系：条件改变，非自发反应关系：条件改变，非自发反应可能可能转变为自发反应转变为自发反应1 1、自发、自发反应一定
3、能反应一定能自动自动进行，而非自发反应一定不能发进行，而非自发反应一定不能发生，这句话对吗？说明理由。生，这句话对吗？说明理由。【思考与交流】【思考与交流】【解析解析】不对，某些自发反应需要在一定条件下才能自不对，某些自发反应需要在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。例如甲动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。例如甲烷燃烧是自发反应，但需要点燃或加热才能发生；石灰烷燃烧是自发反应，但需要点燃或加热才能发生；石灰石分解为氧化钙和二氧化碳常温下为非自发反应，在高石分解为氧化钙和二氧化碳常温下为非自发反应，在高温下可以发生。温下可以发生。 下列过程和反应属于自发进行的是下列
4、过程和反应属于自发进行的是 A、物体由高处自由下落、物体由高处自由下落 B、电解水、电解水 C、钠与水反应、钠与水反应 D. 电动水泵将水由低抽到高处电动水泵将水由低抽到高处 E、氢气与氧气点燃生成水、氢气与氧气点燃生成水 F、在室温下水结成冰、在室温下水结成冰 G、一缕花香可以溢满居室、一缕花香可以溢满居室 I、一滴墨水染红一盆清水、一滴墨水染红一盆清水 J、铁在潮湿空气中发生锈蚀、铁在潮湿空气中发生锈蚀 K、石灰石的分解、石灰石的分解 自发过程：自发过程：A CE G I J非自发过程非自发过程B D F K【思考与交流】【思考与交流】如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？如何判断一个过
5、程，一个反应能否自发进行？二二. . 化学反应进行方向的判断化学反应进行方向的判断 酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？反应有何共同特点？【思维建模】【思维建模】从能量角度分析它们为什么可以自发？从能量角度分析它们为什么可以自发？ 日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律能量判据（焓判据）能量判据（焓判据） 体系趋向于从高能状态转变为低能状体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量态（这时体系会对外做功或者释放热量H 0）。）。结论：结论：（1
6、1）放热反应过程中体系能量降低放热反应过程中体系能量降低, , 因此具有自发进行的倾因此具有自发进行的倾向向。（2）焓减的反应（放热）一般自发进行，但也有一些吸热反焓减的反应（放热）一般自发进行，但也有一些吸热反应能自发进行。应能自发进行。1.1.从能量判断（焓判据）从能量判断（焓判据）如：如：2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)1、已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：、已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： C(金刚石、金刚石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、石墨
7、、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是（关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是（ ） A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低石墨比金刚石能量低 D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低A C课堂练习课堂练习只能判断一定条件下化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关只能判断一定条件下化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关H 0，有利于有利于反应自发进行，但自发反应反应自发进行，但自发反应不一定不一定H 0。
8、条件改变，自发反应和非自发反应条件改变，自发反应和非自发反应可能可能相互转化（某一条件下的自发反应在相互转化（某一条件下的自发反应在另一条件下可能是非自发反应）如：另一条件下可能是非自发反应）如：CaO+CO2 = CaCO3；常温下为自发反应，高温条件下其逆反应是自发反应。；常温下为自发反应，高温条件下其逆反应是自发反应。【注意注意】2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/molH 0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要有利于反应自发进行，但自发反应不一定要H 0 有利于反应
9、自发进行有利于反应自发进行。1、判断下列反应的熵变、判断下列反应的熵变D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)熵减熵减熵增熵增熵增熵增熵增熵增课堂练习课堂练习2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol 这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？【思考思考】2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)
10、 S=39.35Jmol-1K-1 结论：结论：S 0 有利于反应自发进行有利于反应自发进行,自发反应不自发反应不 一定要一定要S 0 . 熵变是反应能否自发进行一个熵变是反应能否自发进行一个 因素因素，但但不是唯一因素。不是唯一因素。 -10的液态水能自动结冰成为固态的液态水能自动结冰成为固态, S 0 .【思考与交流】【思考与交流】自发反应一定是熵增加的反应吗？因此因此, ,熵判据判断过程的方向也是不全面的熵判据判断过程的方向也是不全面的3、自由能判据、自由能判据正确判断一个化学反应正确判断一个化学反应 是否能够自发进行，是否能够自发进行，必须综合考虑反应的必须综合考虑反应的焓变焓变和和熵
11、变熵变（1）自由能）自由能（恒温、恒压恒温、恒压） G=H - T S 符号：符号：G ；单位：单位：Jmol1 T(K)=273+t()（2）自由能大小判断依据：）自由能大小判断依据： 当当G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行； 当当G=0时，可逆反应到达平衡状态。时，可逆反应到达平衡状态。1、恒温恒压时判断反应是否能够自发进行、恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 （1）H 0； S 0 （2）H 0； S 0 （3）H 0； S 0 （4）H 0； S 0自发自发非自发非自发不一定不一定不一定不一定2、判断这两个反应什么条件下自发进行？、判断这两个反应什么条件下自发进行？（1）NH3(
12、g)+HCl(g)NH4Cl(s) H 0；S 0（2）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H(298K)= + 178.2kJmol-1, S(298K)= + 169.6Jmol-1K-1低温可行低温可行高温可行高温可行课堂练习课堂练习HSH0 S0高温下高温下反应自发进行反应自发进行H0 S0所有温度下所有温度下反应不能自发进行反应不能自发进行H0所有温度下所有温度下反应自发进行反应自发进行H0 S0, S0 ,或或H0 ,S0 时时,反应是否自发进行与反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时，熵变影响为温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时，熵变影响为主，
13、而温度影响的大小要主，而温度影响的大小要H、S的具体数值而定。的具体数值而定。 过程的自发性只能用于判断过程的方向，过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。否一定会发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。可以实现。【注意注意】H=+56.76 kJ/mol,自发进行的原因是自发进行的原因是( )A.是吸热反应是吸热反应 B.是放热反应是放热反应C.是熵减少的反应是熵减少的反应D.熵增大效应大于能
14、量效应熵增大效应大于能量效应课堂练习课堂练习化学反应进行方向的判据化学反应进行方向的判据 、能量判据、能量判据(焓判据）：焓判据）：判据之一判据之一、熵判据：、熵判据：能量最低原理能量最低原理焓减小有利于反应自发。焓减小有利于反应自发。熵增原理。熵增原理。判据之一判据之一、复合判据：、复合判据：焓判据结合熵判据焓判据结合熵判据小结小结：当当G0时，反应不自发进行；时，反应不自发进行；当当G=0时，可逆反应到达平衡状态时，可逆反应到达平衡状态G=H - T S1 1、 下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ）A.A.凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的凡是放热反应都是自发的，吸热反应
15、都是非自发的B.B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变C.C.熵增加且放热的反应一定是自发反应熵增加且放热的反应一定是自发反应D.D.非自发反应在任何条件下都不能实现非自发反应在任何条件下都不能实现C2、以下自发反应可用焓判据来解释的是、以下自发反应可用焓判据来解释的是( )A、硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
16、; H=-571.6 kJ/molD课堂练课堂练习习3、高温时空气中的高温时空气中的N2和和O2会反应生成会反应生成NO而污染大气：而污染大气：N2(g)O2(g)=2NO(g)。试通过计算说明在。试通过计算说明在1200的条件下，的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？已知：该反应的已知：该反应的H180.50 kJmol1；S24.77 Jmol1K1【解【解析析】1200时，该反应的时，该反应的HTS180.05 kJmol1(1200273)K24.77 Jmol1K1103kJJ1144.01 kJmol10，故该温度下反应不能正向自发进，故该温度下反应不能正向自发进行。行。HTSH/S180.50 kJmol1/0.02477 kJmol1K17287 K，即此反，即此反应自发进行的最低温度为应自发进行的最低温度为7287 K。答案：答案：1200不能自发进行；自发进行的最低温度是不能自发进行；自发进行的最低温度是7287 K。