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1、21 化学反应方向化学反应方向 联想质疑联想质疑 汽车尾气中的主要污染物是汽车尾气中的主要污染物是NONO和和COCO，为了减轻污染，人们提出以下反，为了减轻污染，人们提出以下反应来处理汽车尾气。应来处理汽车尾气。2CO+2NO 2CO+2NO =2CO=2CO2 2+N+N2 2 你能否判断这一方案是否可行？你能否判断这一方案是否可行？理论根据是什么？理论根据是什么？一、反应焓变与反应方向一、反应焓变与反应方向【问题问题】有人认为有人认为放热反应可以自发进行放热反应可以自发进行,而而吸热反应则不能自发进行吸热反应则不能自发进行。你同意这种观。你同意这种观点吗？请举例说明。点吗？请举例说明。多
2、数能自发进行的化学反应是放热反应。多数能自发进行的化学反应是放热反应。如：如：但有不少的吸热反应也能自发进行。如：但有不少的吸热反应也能自发进行。如：还有一些反应在室温下不能自发进行，但还有一些反应在室温下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。在较高温度下则能自发进行。【结论结论】：反应反应焓变是焓变是与反应能否与反应能否自发进行自发进行有关有关的一个因素的一个因素，但不是但不是唯一唯一因素因素。二、反应熵变与反应方向二、反应熵变与反应方向 交流研讨交流研讨 固体固体NHNH4 4NONO3 3、NaOHNaOH、NaClNaCl、C C1212H H2222O O1111都能溶于水，它们
3、溶解的过程与焓都能溶于水，它们溶解的过程与焓变有关吗？是变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？程能自发进行？固体溶解的固体溶解的特点特点：固体中整齐排列的离子固体中整齐排列的离子或分子进入溶液，溶质由或分子进入溶液，溶质由有序有序变为变为无序无序。1 1、熵、熵（S S）描述描述体系混乱度体系混乱度的一个物理量。的一个物理量。熵值熵值越大，越大，体系混乱度越大。在体系混乱度越大。在同一条同一条件件下，下，不同不同的的物质物质的的熵不同熵不同；而；而同一物同一物质质的的熵熵与其与其聚集状态聚集状态及及外界条件有外界条件有关，关，同一物质的熵。同一物质的熵。S(
4、gS(g)S(lS(l)S(sS(s)如如:水水.2 2、熵变、熵变：S=S=生成物总熵生成物总熵-反应物总熵反应物总熵 产生气体产生气体的反应的反应,气体的气体的物质的量增加物质的量增加的的反应反应,熵变通常为熵变通常为正值正值,为为熵增加熵增加的反应。例的反应。例如：如：2H2H2 2O O2 2(aq)=2H(aq)=2H2 2O(l)+OO(l)+O2 2(g)(g)S=57.16JS=57.16JK-1mol-1CaCOCaCO3 3(s)=(s)=CaO(sCaO(s)+CO)+CO2 2(g)(g)S=196.6JS=196.6JK-1mol-1C(sC(s,石墨石墨)+H)+H
5、2 2O(g)=O(g)=CO(gCO(g)+H)+H2 2(g)(g)SS =133.8J=133.8JK-1mol-1【结论结论】：熵增加有利于反应的自发进行。熵增加有利于反应的自发进行。许多熵增加许多熵增加的反应在常温、常压下可以的反应在常温、常压下可以自发进行自发进行，有些熵增加有些熵增加的反应在常温、的反应在常温、常压下常压下不能自发进行不能自发进行，但在较高温度可，但在较高温度可以自发进行。以自发进行。而而有些熵减小有些熵减小的反应在一定条件下也的反应在一定条件下也可自发进行可自发进行。如：。如：2Al(s)+Fe2Al(s)+Fe2 2O O3 3(s)=Al(s)=Al2 2O
6、 O3 3(s)+2Fe(s)(s)+2Fe(s)SS =-39.35J=-39.35JK-1mol-1 熵变是熵变是与反应能否与反应能否自发进行有关的又自发进行有关的又一个因素一个因素，但也，但也不是唯一因素不是唯一因素。例题例题1：下列反应中熵增加的是（：下列反应中熵增加的是（）A、NaCl晶体溶解于水晶体溶解于水B、氢气在氧气中燃烧生成水、氢气在氧气中燃烧生成水C、碳酸氢铵分解、碳酸氢铵分解D、水蒸汽冷凝为水、水蒸汽冷凝为水AC例题例题2、下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A、离子反应的条件之一是生成气体，、离子反应的条件之一是生成气体，是熵增加的反应是熵增加的反应B、只要是熵增
7、加的反应就能自发进行、只要是熵增加的反应就能自发进行C、只要是能自发进行的化学反应，反应速率、只要是能自发进行的化学反应，反应速率 一定很快一定很快 D、同一物质，气体时熵值最大，固态时熵值、同一物质，气体时熵值最大，固态时熵值 最小最小AD三、焓变与熵变对反应方向的共同影响三、焓变与熵变对反应方向的共同影响 一定条件下，一个反应能否自发进行，一定条件下，一个反应能否自发进行，既与反应的既与反应的焓变焓变有关，又与反应有关，又与反应熵变熵变有关有关。反应方向的判断依据为：反应方向的判断依据为：(G)=H TSH TSH TS 0 H TS 0 H TS 0 反应不能自发进行反应不能自发进行自由
8、能变自由能变自由能变自由能变反应放热反应放热和和熵增加熵增加都有都有利于反应自发进行利于反应自发进行。、放热的熵增加反应、放热的熵增加反应一定能一定能自发进行自发进行如如:2KClO:2KClO3 3(s)=2KCl(s)+3O(s)=2KCl(s)+3O2 2(g)(g)H=-78.03kJmol-1 S=494.4JK-1mol-1 、吸热的熵减少反应、吸热的熵减少反应一定不能一定不能自发进行自发进行如如:CO(gCO(g)=)=C(sC(s,石墨石墨)+1/2O)+1/2O2 2(g)(g)H=110.5kJmol-1 S=-89.36JK-1mol-1 、当、当熵变熵变和和焓变焓变作用
9、相反时，二者相差悬殊作用相反时，二者相差悬殊,由某一因素主导由某一因素主导.如如:常温下的放热反应常温下的放热反应:4Fe(OH)4Fe(OH)2 2(s)+2H(s)+2H2 2O(l)+OO(l)+O2 2(g)=4Fe(OH)(g)=4Fe(OH)3 3(s)(s)H=-444.3kJmol-1 S=-280.1J JK-1mol-1焓变对反应的方向起决定性作用焓变对反应的方向起决定性作用而常温下的吸热反应而常温下的吸热反应:NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+CH(s)+CH3 3COOH(aq)=COCOOH(aq)=CO2 2(g)+(g)+CHCH3 3COONHCOONH4
10、 4(aq)+H(aq)+H2 2O(l)O(l)H=37.30kJmol-1 S=184.0J JK-1mol-1H 0 H 0 S 0 S 0 高温下高温下反应自发进行反应自发进行H 0 H 0 S 0 S 0 低温下低温下反应自发进行反应自发进行H 0 H 0 S 0 所有温所有温度下度下反应都自发反应都自发进行进行H 0 H 0 S 0 S 0 所有温所有温度下度下反应都不自反应都不自发进行发进行SH【总结归纳总结归纳】：判断判断温度，压强温度，压强一定条一定条件下反应的方向时件下反应的方向时,应同时考虑焓变应同时考虑焓变与熵变两个因素。与熵变两个因素。反应方向的判断依据为：反应方向的判断依据为：H TSH TS 只适用于温度，压强只适用于温度，压强一定条件下的反应，一定条件下的反应，不能用于不能用于其它条件（如其它条件（如温度，体积温度，体积一定一定条件下的反应。条件下的反应。