化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)

1、水往低處流水往低處流冰融化冰融化自然界中的自發(fā)過程體現(xiàn)了自然界中的自發(fā)過程體現(xiàn)了自然界變化的方向性自然界變化的方向性(1)在常溫下鹽酸能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和水；在常溫下鹽酸能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和水；(2)(2)鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；這些過程都是自發(fā)這些過程都是自發(fā) 的，其逆過程就是非自發(fā)的。的，其逆過程就是非自發(fā)的。問題問題1 1：自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，物質(zhì)間自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)是否也能自然發(fā)生呢？請聯(lián)系已學(xué)知識舉例。的化學(xué)反應(yīng)是否也能自然發(fā)生呢？請聯(lián)系已學(xué)知識舉例。自發(fā)反應(yīng)：自發(fā)反應(yīng)： 在在一定條

2、件一定條件下，下，無需外界幫助無需外界幫助就能就能自動進行的反應(yīng)自動進行的反應(yīng) .(1) 一定條件指的是一定溫度和一定壓強，外界幫助可以一定條件指的是一定溫度和一定壓強，外界幫助可以 是如通電、光照等。（是如通電、光照等。（水生成與分解）水生成與分解）(2)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn).教科書教科書P34 頁頁教科書教科書P34頁頁共同特點共同特點這些反應(yīng)在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)有何特點？這些反應(yīng)在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)有何特點？H H0 0，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍?，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。狀態(tài)。影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的因素探究影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行

3、的因素探究能量判據(jù)能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈停后w系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（能狀態(tài)（H 0）。）。對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能放熱反應(yīng)能自發(fā)進行自發(fā)進行，且放出的熱量越多，體系能量降，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全低越多，反應(yīng)越完全焓變焓變（H）是）是決定決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的反應(yīng)能否自發(fā)進行的因因素之一素之一，但不是唯一因素。，但不是唯一因素。影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的因素探究影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的因素探究影響化學(xué)反應(yīng)自動發(fā)生的因素探究影響化學(xué)反應(yīng)自動發(fā)生的因素探究教科書教科書P34后面兩個方程式后面兩個方程式（1）大多數(shù)能

4、自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)）大多數(shù)能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)（2）有不少吸熱過程也能自發(fā)進行）有不少吸熱過程也能自發(fā)進行（3）有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進）有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進 行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行其他反應(yīng)事實：硝酸銨的溶解過程是吸熱過程卻能自發(fā)進行；其他反應(yīng)事實：硝酸銨的溶解過程是吸熱過程卻能自發(fā)進行；碳酸鈣常溫下不能自發(fā)進行，但高溫下也能自發(fā)進行。碳酸鈣常溫下不能自發(fā)進行，但高溫下也能自發(fā)進行。小結(jié)：小結(jié)：問題：問題：為什么有些吸熱反應(yīng)或吸熱過程也能自發(fā)為什么有些吸熱反應(yīng)或吸熱過程也能自發(fā)進行呢？進行呢？觀察與思考觀察與

5、思考)(2)()(2)()()(222324lOHsCaClgNHsOHCasClNHCaCO3 (s) CaO(s) + CO2 (g) 高高 溫溫NH4NO3(S) NH4+(aq) + NO3-(aq) 消石灰與氯化銨的反應(yīng)有氨氣生成，碳酸鈣分解消石灰與氯化銨的反應(yīng)有氨氣生成，碳酸鈣分解生成二氧化碳氣體，可能有氣體生成使體系的混亂度生成二氧化碳氣體，可能有氣體生成使體系的混亂度增大是反應(yīng)能自發(fā)的原因之一。增大是反應(yīng)能自發(fā)的原因之一。 硝酸銨溶于水后，硝酸根離子和銨根離子由規(guī)則硝酸銨溶于水后，硝酸根離子和銨根離子由規(guī)則的排列轉(zhuǎn)化為能在水中自由地運動，即由有序轉(zhuǎn)變?yōu)榈呐帕修D(zhuǎn)化為能在水中自由地

6、運動，即由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，體系的混亂度增大。無序，體系的混亂度增大。討論、假說討論、假說：有序有序混亂墨水滴入水中氣體的擴散固體的溶解研究表明，除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的研究表明，除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的另一因素另一因素體系的混亂度體系的混亂度（熵（熵S）熵：熵：衡量一個體系衡量一個體系混亂度混亂度的物理量叫做熵，用符號的物理量叫做熵，用符號 S 表示。表示。 對于同一物質(zhì)：對于同一物質(zhì)：S(g)S(l)S(s)熵變：熵變：反應(yīng)前后體系的反應(yīng)前后體系的熵的變化熵的變化叫做反應(yīng)的熵變叫做反應(yīng)的熵變. 用用S表示。表示。 S = S生成物總熵生成物總熵 S反應(yīng)物總熵反應(yīng)物總熵 S

7、 0 說明反應(yīng)的混亂度增大。說明反應(yīng)的混亂度增大。 反應(yīng)的反應(yīng)的 S越大越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進行，這個判越有利于反應(yīng)自發(fā)進行，這個判據(jù)叫據(jù)叫熵判據(jù)。熵判據(jù)。練習(xí)：判斷下列反應(yīng)熵變大小：1、N2+3H2=2NH3 2、2C+O2=2CO3、CaCO3=CaO+CO21、冰、冰 液態(tài)水液態(tài)水 水蒸氣水蒸氣2、氯化鈉晶體溶于水、氯化鈉晶體溶于水3、自發(fā)進行的吸熱反應(yīng)：、自發(fā)進行的吸熱反應(yīng)：N2O5分解：分解： 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol碳酸銨的分解：碳酸銨的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/m

8、ol共同點：熵（共同點：熵（S）增加）增加【探究探究】下列自發(fā)過程熵變的特點下列自發(fā)過程熵變的特點正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進行正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進行體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進行的傾向。所以要正確判斷一個反自發(fā)進行的傾向。所以要正確判斷一個反應(yīng)是否能自發(fā)進行，應(yīng)是否能自發(fā)進行，必須綜合考慮反應(yīng)的必須綜合考慮反應(yīng)的焓變焓變H即能量判據(jù)即能量判據(jù)和和熵變熵變S 即熵判據(jù)即熵判據(jù).化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的判據(jù)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的判據(jù)吉布斯-亥姆霍茲公式） 1 1反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向

9、，不能不能確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率速率。例如。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么金剛石有向石墨轉(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，就不是能量判據(jù)和熵判時候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問題了。據(jù)能解決的問題了。注意：注意： 2 2 在討論過程的方向時，在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎?/p>

10、石的?？梢宰?yōu)榻饎偸摹Ｓ绊懸蛩兀河绊懸蛩兀夯瘜W(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的方向 反應(yīng)焓變反應(yīng)焓變 反應(yīng)熵變反應(yīng)熵變共同影響共同影響吸熱吸熱放熱放熱熵增熵增熵減熵減焓焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)增大有利于反應(yīng)自發(fā)總總 結(jié)結(jié)能量判據(jù)能量判據(jù)熵判據(jù)熵判據(jù)練練 習(xí)習(xí)1.下列說法不正確的是下列說法不正確的是A. 焓變是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，焓變是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。多數(shù)的能自發(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。的混亂

11、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)放熱還是吸熱吸熱D. 一個反應(yīng)能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同一個反應(yīng)能否自發(fā)進行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)影響有關(guān)C2. 下列過程是非自發(fā)的是下列過程是非自發(fā)的是 （ ） A. 水由高處向低處流水由高處向低處流 B. 天然氣的燃燒天然氣的燃燒 C. 鐵在潮濕空氣中生銹鐵在潮濕空氣中生銹 D. 室溫下水結(jié)成冰室溫下水結(jié)成冰3. 碳酸銨碳酸銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn) 生氨氣，對其說法中正確的是生氨氣，對其說法中正確的是 （ ） A. 其分解是因為生成了易揮

12、發(fā)的氣體，使體系其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系 的熵增大的熵增大 B. 其分解是因為外界給予了能量其分解是因為外界給予了能量 C. 其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解 D. 碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解DA練練 習(xí)習(xí)4.下列說法正確的是下列說法正確的是 （ ） A. 放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非 自發(fā)的自發(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)條件下才能實現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才

13、能實現(xiàn) D. 自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)C練練 習(xí)習(xí)5. 250C和和1.01105Pa時，反應(yīng)時，反應(yīng): 2N2O5(g) = 4NO2(g) + O2(g) H= + 56.76 kJmol-1 ，能自發(fā)進行的原因是能自發(fā)進行的原因是 （ ） A. 是吸熱反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B. 是放熱反應(yīng)是放熱反應(yīng) C. 是熵減少的反應(yīng)是熵減少的反應(yīng) D. 熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)D練練 習(xí)習(xí)1.能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是（ ）A. 水總是自發(fā)的由高處往低處流B. 放熱反應(yīng)容易自發(fā)進行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進行C. 有序排列的火柴散落時成為無序排列D.

14、多次洗牌后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大A針對性練習(xí)：針對性練習(xí)：2.已知石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：C(石墨，s)+O2（g）=CO2 （g） C(金剛石，s)+O2 （g） =CO2 （g） BC3.下列過程屬于熵增加的是（ ）A.固體的溶解過程B.氣體擴散過程C.水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水D.C CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)4.下列說法中，正確的是（ ）A.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變B.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn)C.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下均能實現(xiàn)D. 同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同ABB5.下列反應(yīng)中在高溫下不能自發(fā)進行的是（ ）A.CO(g)=C(s) +1/2O2(g) B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)C.(NH4) 2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)D.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)A6.下列說法完全正確的是下列說法完全正確的是( ) A.放熱反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)放熱反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng) B.S為正值的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)為正值的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng) C.物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，S為正值為正值 D.如果如果H和和S均為正值，當(dāng)溫度升高時，均為正值，當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)可能自發(fā)進行反應(yīng)可能自發(fā)進行D7.下列反應(yīng)中，下列反應(yīng)中，S最大