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1、第二章第二章化学化学第四节第四节化学反应进行的方向化学反应进行的方向1化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡?化学反应原理的组成部分化学反应原理的组成部分2自发反应：在自发反应：在一定条件一定条件一定条件一定条件下下,不不不不需外界帮助就能需外界帮助就能自动自动自动自动进行的反应，称为自发反应。进行的反应，称为自发反应。自发过程：在自发过程：在一定条件一定条件一定条件一定条件下下,不不不不借助外部力量就能借助外部力量就能自动自动自动自动进行的过程。进行的过程。清清识识知知单单3自然界中水总是从
2、高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水扩散；墨水扩散；墨水扩散；墨水扩散；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；火柴棒散落等。火柴棒散落等。火柴棒散落等。火柴棒散落等。思思思思与与与与题题题题问问问问考考考考 这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有
3、明显的自发性其中是否蕴藏了一定的科学原理？能量由高到低能量由高到低4下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？些反应能自发进行的主要原因吗？C C3 3H H8 8(g)+5O(g)+5O2 2(g)=3CO(g)=3CO2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=-2217.5 kJmol H=-2217.5 kJmol-1-12Na(s)+Cl2Na(s)+Cl2 2(g)=2NaCl(s)(g)=2NaCl(s)H=-822 kJmol H=-822 kJmol-1-14Fe(s)+3O4Fe(s)+3O
4、2 2(g)=Fe(g)=Fe2 2O O3 3(s)(s)H=-1648.4 kJmolH=-1648.4 kJmol-1-1H H2 2(g)+F(g)+F2 2(g)=2HF(g)(g)=2HF(g)H H=-546.6 kJmol-546.6 kJmol-1-1 道道知知你你吗吗5共同特点：共同特点：H O H O 即放热反应即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，稳定，H O H O 有利于反应自发进行有利于反应自发进行清清识识知知单单61 1、能量判据（焓判据）、能量判据（焓判据）反应物的总能量高反应物的总能量高生成物的总能量低生成物的总
5、能量低放放热热反反应应HH0 07日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律验规律能量判据（焓判据）能量判据（焓判据）体系趋向于从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即功或者释放热量即H 0H 0）。）。思考：是不是所有自发进行的化学思考：是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的？反应都是放热的？思思与与题题问问考考8大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点9结论
6、：结论：H OH O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行，但自发反应不一定要但自发反应不一定要H OH O2NH2NH4 4Cl(s)+Ba(OH)Cl(s)+Ba(OH)2 28 8 H H2 2O(s)=NHO(s)=NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2 (g)(g)(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)焓变只是反应能否自发进行的一个因素焓变只是反应能
7、否自发进行的一个因素,但不是惟但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。思思与与察察观观考考H OH O10有序有序混乱混乱讨讨与与流流交交论论112 2、反应熵变与反应方向、反应熵变与反应方向为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素能够推动体系变化的因素（1 1）、在密闭条件下，体系由有序自发地转变）、在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向称为熵。用熵来描述体系的混为无序的倾向称为熵。用熵来
8、描述体系的混乱（或无序）的程度乱（或无序）的程度（2 2）、符号用）、符号用S S表示。单位：表示。单位：J Jmolmol-1-1 k k-1-1 （3 3）、熵值越大，体系混乱度越大。同一物质，）、熵值越大，体系混乱度越大。同一物质，S S（g g）S S（l l）S S（s s）。）。121 1、同一物质气态时熵值、同一物质气态时熵值最大最大，液态，液态较小较小，固态时，固态时最小最小。2 2、固体的、固体的溶解溶解过程、墨水过程、墨水扩散扩散过程和气体过程和气体扩散扩散过程。过程。3 3、反应过程中气体物质的量、反应过程中气体物质的量增加增加的反应。的反应。导致混乱度增加的一些因素导致
9、混乱度增加的一些因素清清识识知知单单13（4 4）、熵变和熵增原理）、熵变和熵增原理熵变（熵变（S S）化学反应中要发生物质的变化或物质化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。状态的变化，因此存在着熵变。熵变熵变:S=S(S=S(生成物生成物)S(S(反应物反应物)产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（熵变通常都是正值（S S 0 0），为熵增加反应。），为熵增加反应。在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断过
10、程的大，这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断过程的方向的又一个因素，方向的又一个因素，又称为熵判据。又称为熵判据。14判断下列过程的熵变大于零还是小于零判断下列过程的熵变大于零还是小于零H H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g)O(g)NaOHNaOH（s s）=Na=Na+(aq)+OH(aq)+OH-(aq)(aq)N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2（g g）=2NH2NH3 3(g)(g)CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)大于零大于零小于零小于零大于零大于零大于零大于零15思考交流：思考交流
11、：根据你已有的知识和经验根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓分析下列过程的焓 变、熵变与反应方向变、熵变与反应方向焓变焓变熵变熵变能否自发能否自发NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)加热加热反应能否自发还与反应能否自发还与温度温度有关有关要正确判断一个化学反应能否自发进行要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须必须综合考虑反应的焓变综合考虑反应的焓变H H和熵变和熵变S S000不能不能00能能16G=H-TSG=H-TS3.3.自由能变化自由能变化G G自由能变化自由能变化G G综合考虑了焓变
12、和熵变对体系综合考虑了焓变和熵变对体系的影响的影响当当G0G0G0时，反应为非自发反应时，反应为非自发反应视视学学科科野野17 H S182KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03kJmol-1 S=+494.4Jmol-1K-1CO(g)=C(s,石墨石墨)+1/2O2(g)H=+110.5kJmol-1 S=-89.36Jmol-1K-1判断下列反应能否自发进行判断下列反应能否自发进行194Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)H=-444.3kJmol-1 S=-280.1Jmol-1K-1 H(298K)=+178.2kJmol-
13、1 S(298K)=+169.6Jmol-1K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)201 1反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。【注意注意】2 2在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就系的性
14、质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。本质仍然是非自发性的。21影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发结结总总识识知知温度温度22【
15、课堂达标测试】1 1、下列过程是非自发的是、下列过程是非自发的是（）A A、水由高处向低处流；、水由高处向低处流；B B、天然气的燃烧；、天然气的燃烧；C C、铁在潮湿空气中生锈；、铁在潮湿空气中生锈；D D、室温下水结成冰。、室温下水结成冰。D D232 2、下列说法正确的是、下列说法正确的是（）A A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；B B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；C C、自发反应在恰当条件下才能实现；、自发反应在恰当条件下才能实现；D D
16、、自发反应在任何条件下都能实现。、自发反应在任何条件下都能实现。3 3、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是（）A A、吸热反应；、吸热反应；B B、放热反应；、放热反应；C C、熵增加反应；、熵增加反应；D D、熵增加或者放热反应。、熵增加或者放热反应。C CD D244 4、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A.A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。多数的能自发进行的反应都是放热反应。B.B.在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越
17、大。的混乱程度越大，熵值越大。C.C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热吸热D.D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关影响有关C255 5、以下自发反应可用能量判据来解释的是、以下自发反应可用能量判据来解释的是()A A、硝酸铵自发地溶于水、硝酸铵自发地溶于水B B、2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)；H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/molC C、(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4
18、4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g);H=+74.9(g);H=+74.9 kJ/molkJ/molD D、2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l);H=-571.6 kJ/molO(l);H=-571.6 kJ/molD D26D D6 6、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（）A.(NHA.(NH4 4)2 2COCO3 3(s)(s)NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)B.2NB.2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)C.MgCO
19、C.MgCO3 3(s)(s)MgO(s)MgO(s)COCO2 2(g)(g)D.2CO(g)D.2CO(g)2C(s)2C(s)O O2 2(g)(g)27 7 7、某化学反应其、某化学反应其H=-122 kJmolH=-122 kJmol-1-1，S=+231 JmolS=+231 Jmol-1-1KK-1-1，则此反应在下列，则此反应在下列哪种情况下可自发进行哪种情况下可自发进行 ()()A A在任何温度下都能自发进行在任何温度下都能自发进行 B B在任何温度下都不能自发进行在任何温度下都不能自发进行 C C仅在高温下自发进行仅在高温下自发进行 D D仅在低温下自发进行仅在低温下自发进行A28