化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)

1、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡化學(xué)平衡能量判據(jù)和熵判能量判據(jù)和熵判據(jù)據(jù)生活中的自發(fā)過程生活中的自發(fā)過程1、自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從、自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流；低處往高處流；2、 鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；這些過程鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。 這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清這些生活中的現(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。楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性。3

2、、室溫下冰塊自動(dòng)融化；、室溫下冰塊自動(dòng)融化；4、墨水?dāng)U散；、墨水?dāng)U散；5、食鹽溶解于水；、食鹽溶解于水；自發(fā)反應(yīng)：在自發(fā)反應(yīng)：在一定條件一定條件下，無需外界幫助就能下，無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)（P39 P39 交流與討論）交流與討論）化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過程（P40 P40 你知道嗎？）你知道嗎？）共同特點(diǎn)共同特點(diǎn)：H H0 0，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變 為低能狀態(tài)為低能狀態(tài)(1) (1) 一定條件指的是一定溫度和一定壓強(qiáng)，外界幫一定條件指的是一定溫度和一定壓強(qiáng)，外界幫助可以是通電、光照等。助可以是通電、光照等。(2)(2)自發(fā)

3、反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn). .二、自發(fā)過程的能量判據(jù)（二、自發(fā)過程的能量判據(jù)（焓判據(jù)焓判據(jù)）能量判據(jù)能量判據(jù)：自發(fā)過程的體系趨向于從高能狀自發(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)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)( (這時(shí)體系會(huì)對外部做功這時(shí)體系會(huì)對外部做功或釋放熱量或釋放熱量) )，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。（釋放熱量或?qū)ν庾龉Γㄡ尫艧崃炕驅(qū)ν庾龉Γ└吣軕B(tài)高能態(tài)低能態(tài)低能態(tài)+能量能量能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，即即H H0 0的反應(yīng)有自的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向發(fā)進(jìn)行的傾向，焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。方

4、向的判據(jù)之一。（1 1）多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)）多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)（2 2）有不少）有不少吸熱過程吸熱過程也能自發(fā)進(jìn)行也能自發(fā)進(jìn)行（3 3）有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)）有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在行，但在較高溫度較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行下則能自發(fā)進(jìn)行說明：說明：)(2)()(2)()()(222324lOHsCaClgNHsOHCasClNH如：硝酸銨溶于水如：硝酸銨溶于水（P40 P40 觀察與思考？）觀察與思考？）如：如：)()()(23gCOsCaOsCaCO高溫練習(xí):已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃

5、燒的熱化學(xué)方程式為：學(xué)方程式為： C(金剛石、金剛石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是是( )A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程C.石墨比金剛石能量低石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低金剛石比石墨能量低AC有序有序混亂混亂亂度：表示體系的不規(guī)則規(guī)則或無序狀態(tài)狀態(tài)?；靵y亂度的增加意味著體系變變得更加無序混亂亂

6、度與熵與熵熵熵： 熱熱力學(xué)學(xué)上用來來表示混亂亂度的狀態(tài)狀態(tài)函數(shù)數(shù)，符號為號為S 體系的無序性越高，即混亂亂度越高，熵值熵值就越大 水的三態(tài)的熵（水的三態(tài)的熵（S S表示物質(zhì)的量為表示物質(zhì)的量為1mol1mol）S（s） S（l） S（g）同一物質(zhì)同一物質(zhì) , 氣態(tài)時(shí)熵最大，氣態(tài)時(shí)熵最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。歸納歸納：熵增熵增:由由有序有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序無序熵變熵變S： 反應(yīng)的反應(yīng)的S S越大越大, ,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行三、自發(fā)過程的三、自發(fā)過程的熵判據(jù)熵判據(jù)熵判據(jù)：熵判據(jù)： 在與外界隔離的體系中，自發(fā)過在與外界隔離的體系中，自發(fā)過

7、程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理，是判斷化學(xué)反應(yīng)方律叫做熵增原理，是判斷化學(xué)反應(yīng)方 向的另一判據(jù)向的另一判據(jù)熵判據(jù)。熵判據(jù)。 很多情況下，簡單地只用其中一個(gè)判很多情況下，簡單地只用其中一個(gè)判據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的據(jù)判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由焓所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)將更適將更適合于所有的過程。合于所有的過程。正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng) 是否能夠自發(fā)進(jìn)行是否能夠自發(fā)進(jìn)行必須綜合考慮反應(yīng)的必須綜合考慮反應(yīng)的焓變焓變和和熵變熵

8、變恒溫恒壓恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行 H H 0 0 S0S0 H 0 H 0 S S 0 0 H H 0 0 S S 0 0 H 0 H 0 S0S0自發(fā)自發(fā)非自發(fā)非自發(fā)不一定不一定不一定不一定 研究表明：在溫度、壓強(qiáng)一定的研究表明：在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的條件下，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的判據(jù)是判據(jù)是 G = G = H - TH - TS S（ G 叫作叫作吉布斯自由能吉布斯自由能）G = H - TS 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行G = H - TS 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 G = H - TS 0 反應(yīng)達(dá)到平衡狀

9、態(tài)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)1. H 0 該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；如：如：Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g)2. H 0，S0 該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；如：如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3. H 0，S0，S0 該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行如：如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)判斷依據(jù)判斷依據(jù)： G= HT S 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行（P42 交流與討論）交流與討論）溫度對反應(yīng)自發(fā)性的情況溫度對反應(yīng)自發(fā)性的情況 類類型型H

10、SHTS反應(yīng)的自發(fā)性反應(yīng)的自發(fā)性1+2+34+永遠(yuǎn)是永遠(yuǎn)是在任何溫度都是自發(fā)反應(yīng)在任何溫度都是自發(fā)反應(yīng)永遠(yuǎn)是永遠(yuǎn)是+在任何溫度下都是非自發(fā)在任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng)反應(yīng)在高溫在高溫+ 在低溫在低溫在低溫是自發(fā)反應(yīng)在低溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫在高溫在低溫在低溫+在低溫是非自發(fā)反應(yīng)在低溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng)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，不能確，不能確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如金定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾

11、向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)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。能解決的問題了。注意注意2 2在討論過程的方向時(shí)，在討論過程的方向時(shí)，指的是沒有外界干擾時(shí)體指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就。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)高溫高壓還是可可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸摹Ｒ宰優(yōu)榻饎偸?。影響因素：影響因素：化學(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小結(jié)：小結(jié)：焓減小

12、有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)練習(xí)練習(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(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)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。的混亂程度越大，熵值越大。C. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱吸熱D. 一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同

13、影響有關(guān)影響有關(guān)C2.下列反應(yīng)中，熵減小的是下列反應(yīng)中，熵減小的是D. 2CO(g)2C(s)O2(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D3. 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。4. 碳酸銨（碳酸銨（NH4）2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是產(chǎn)生氨氣

14、，對其說法中正確的是 （ ）A、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大；大；B、其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量；、其分解是因?yàn)橥饨缃o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。DA5.下列說法正確的是下列說法正確的是 （ ）A、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)、凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，由于吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的；的；B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或、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；不變；C、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)；、自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)；D、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。、自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實(shí)現(xiàn)。6. 自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是 （ ）A、吸