化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向修正

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向修正第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五生活中的自發(fā)過程高山流水電流第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五生活中的自發(fā)過程高山流水高能狀態(tài)低能狀態(tài)水總是自發(fā)地從高處往低處流——有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五生活中的自發(fā)過程高電勢狀態(tài)低電勢狀態(tài)電流總是自發(fā)地從高電勢流向低電勢——有趨向于最低電勢狀態(tài)的傾向。第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五生活中的自發(fā)過程1.自然.界中水由高處往低處流，而不會自動從低處往高處流；(2.鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；

3.食鹽晶體的溶解和墨水的擴(kuò)散。

這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性——其中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五化學(xué)反應(yīng)的方向1.自發(fā)過程:在一定條件下不需外力作用就能自動進(jìn)行的過程.2.非自發(fā)過程：在一定條件下，需要外界做功才能進(jìn)行的過程。3.自發(fā)過程的特征：有明確的方向性，具有對外做功的本領(lǐng)。4.自發(fā)反應(yīng):在一定條件下無需外界幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng).第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

下列過程和反應(yīng)屬于自發(fā)進(jìn)行的是

A.物體由高處自由下落

B.電解水C、鈉與水反應(yīng)

D.電動水泵將水由低抽到高處

E、氫氣與氧氣點(diǎn)燃生成水

F、在室溫下水結(jié)成冰

G、一縷花香可以溢滿居室

I、一滴墨水染紅一盆清水

J、鐵在潮濕空氣中發(fā)生銹蝕

K、石灰石的分解

自發(fā)過程：非自發(fā)過程ACEGIJBDFK第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1、能量判據(jù)（焓判據(jù)）反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)△H＜0能量判據(jù)（焓判據(jù)）∶自發(fā)過程的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H﹤0）。能量判據(jù)又稱焓判據(jù)∶即△H＜0的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)化學(xué)反應(yīng)(1)鈉與水反應(yīng)：

2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)

△H=－368kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

△H=－571.6kJ/mol共同點(diǎn)①放熱反應(yīng)△H＜0

②具有單向性.第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五注意：(1)、自發(fā)反應(yīng)需要的“一定條件”和非自發(fā)反應(yīng)需要的“外力作用”的區(qū)別。

(2)、自發(fā)反應(yīng)是一種趨勢，與反應(yīng)速率無關(guān)。

(3)、“非自發(fā)反應(yīng)”和“不能發(fā)生的反應(yīng)”的差別。第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五思考：很多放熱反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，是不是吸熱反應(yīng)就不能自發(fā)進(jìn)行呢？2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

但有些自發(fā)反應(yīng)卻是吸熱的，如：硝酸銨溶于水、氯化銨與氫氧化鈣的反應(yīng)等等。能從焓變方面來解釋嗎？NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)

+CH3COONH4（aq）+H2O（l）；

△H（298K）=＋37.3KJ/mol

第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定要△H<O

焓變（△H）只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素,不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)方向是不全面的。第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五克勞修斯

（德國）

熵S判據(jù)二：熵判據(jù)第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五有序排列的火柴散落時自發(fā)地成為無序排列——趨向于體系混亂度增大有序混亂第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)?！靵y度的增加意味著體系變得更加無序混亂度與熵

熵：符號為S——描述體系混亂度的物理量，體系的無序性越高，即混亂度越高，熵值就越大第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五克勞修斯

（德國）

(1)熵：描述體系混亂度的物理量，符號：S單位：J·mol-1·K-1

體系有自發(fā)向混亂度增加(即熵增△S＞0)的方向變化的傾向，這一原理叫做熵增原理。2、熵判據(jù)(2)熵變：用△S表示?！鱏=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵(3)熵判據(jù)：體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)，即混亂度增加（△S＞0）。且△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五1、同一物質(zhì)狀態(tài)改變：2、固體的溶解過程、墨水?dāng)U散過程和氣體擴(kuò)散過程。3、反應(yīng)過程中氣體物質(zhì)的量增多的反應(yīng)。（反應(yīng)中氣體物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，熵減，△S＜0

）4.生成氣體的反應(yīng)。導(dǎo)致熵增(△S＞0）的一些因素

固態(tài)液態(tài)氣態(tài)熵增熵增

在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大（△S＞0）

，這個原理叫做熵增原理。又稱為熵判據(jù)。第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五冰塊融化品紅在水中自動擴(kuò)散第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五氣態(tài)物質(zhì)能通過分子的擴(kuò)散自發(fā)地形成均勻的混合物?；鸩裆⒙溆汹呄蛴谧畲蠡靵y度的傾向結(jié)論：在密閉條件下，體系從有序→無序是自發(fā)的。與能量狀態(tài)的高低無關(guān)。蒸汽擴(kuò)散火柴散落第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五熵值最大熵值最小【結(jié)論】同一物質(zhì)的熵值：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

這兩個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，但卻能自發(fā)進(jìn)行，為什么？思考:兩個反應(yīng)都是混亂度增大的反應(yīng)。熵增，△S＞0，有利于自發(fā)反應(yīng)第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五1、下列說法正確的是∶（）

A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)性的

B、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

C、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定容易發(fā)生；

D、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)2、25℃和1.01×105Pa時，反應(yīng)

2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.76kJ/mol，自發(fā)進(jìn)行的原因是∶

A、是吸熱反應(yīng)；B、是放熱反應(yīng)；

C、是熵減少的反應(yīng)；

D、熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)。DD第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五(1)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H﹥O

在一定條件下反應(yīng)的實(shí)例熵增拉動(2)Na(l)+KCl(l)===NaCl(l)+K(g)高溫自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△S＜0(熵減)結(jié)論：△S>O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，自發(fā)反應(yīng)不一定要△S>O

熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素,但不是唯一因素。第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五美國物理化學(xué)家吉布斯自由能G第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

研究表明：在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的判據(jù)是吉布斯自由能(1)△G=△H-T△S△G=△H-T△S＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S＝0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)（G~吉布斯自由能T~絕對溫度)3、復(fù)合判據(jù)（自由能變化△G）(2)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷方法：第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五△H△S?H>0?S>0高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H>0?S<0所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行?H<0?S>0所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H<0?S<0低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五放熱反應(yīng)熵減反應(yīng)

判斷下列反應(yīng)的進(jìn)行趨勢NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s)△H<0△S<0低溫對此類反應(yīng)有利高溫對此類反應(yīng)不利△G=△H-T△SH>0S>0高溫對此類反應(yīng)有利低溫對此類反應(yīng)不利NH4Cl(s)==NH3(s)+HCl(g)第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五(3)當(dāng)?H<0,?S<0,或?H>0,?S>0

時,反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，一般低溫時焓變影響為主，高溫時，熵變影響為主，而溫度影響的大小要?H、?S的具體數(shù)值而定。(4)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)?！鱃=△H-T△S第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五(5)．在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。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。例如水泵可以把水從低水位升至高水位；高溫高壓下可以是石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，實(shí)現(xiàn)的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

知識回顧化學(xué)反應(yīng)與能量的變化(焓判據(jù))化學(xué)反應(yīng)與熵值的變化(熵判據(jù))“焓”與“熵”共同對化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性產(chǎn)生影響吉布斯自由能的定量判斷理解反應(yīng)設(shè)計(jì)反應(yīng)△S>O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

從“熵”的角度看世界薛定諤所著《生命是什么？》“熱力學(xué)第二定律是一個