第四節(jié)-化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

27五月2023第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向①自然界中水總是從高處往低處流；②電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)；③室溫下冰塊自動(dòng)融化；④墨水（香水、汽油）擴(kuò)散；⑤食鹽（NaOH、蔗糖等）溶解于水；⑥自由落體運(yùn)動(dòng)等。鎂條燃燒；酸堿中和；鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，鋅與CuSO4溶液會(huì)自動(dòng)反應(yīng)生成Cu和ZnSO4等，這些過(guò)程都是自發(fā)的，其逆過(guò)程就是非自發(fā)的。1、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。2、自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就稱(chēng)為自發(fā)反應(yīng)?！練w納小結(jié)】

如何判斷一個(gè)過(guò)程，一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度研究化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生的問(wèn)題------化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題----化學(xué)平衡問(wèn)題----化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)ふ曳磻?yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向酸堿中和、鎂條燃燒等這些一定條件下能自發(fā)發(fā)生的反應(yīng)有何共同特點(diǎn)？【思考與交流】共同特點(diǎn)：△H<O即放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？一般情況下，△H<O即放熱反應(yīng)易發(fā)生自發(fā)反應(yīng)。【歸納與總結(jié)】一、反應(yīng)方向的焓判據(jù)

體系具有向放熱（△H﹤0）方向自發(fā)進(jìn)行的傾向。自發(fā)反應(yīng)一定要△H<O？

△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，自發(fā)反應(yīng)不一定要△H<O焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素,但不是唯一因素。NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H=＋37.30kJ/mol△H=＋56.7kJ/mol△H=＋74.9kJ/mol結(jié)論:

在25℃，101KPa下，上述反應(yīng)(△H＞O)能自發(fā)進(jìn)行。交流討論

硝酸銨溶于水要吸熱；冰融化要吸熱；兩種或兩種以上互不反應(yīng)的氣體通入一密閉容器中，最終會(huì)混合均勻，這些過(guò)程都是自發(fā)的，與焓有關(guān)嗎？是什么因素決定它們能自發(fā)進(jìn)行？

上述自發(fā)過(guò)程與能量狀態(tài)的高低無(wú)關(guān)，受另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素——熵的影響。二、反應(yīng)方向的熵判據(jù)熵：熵是用來(lái)描述體系的混亂度的物理量，符號(hào)：S,單位：J?mol-1?K-1

。體系混亂度越大，熵值越大；體系混亂度越小，熵值越小。

對(duì)于同一物質(zhì)：S（氣態(tài)）﹥S（液態(tài)）﹥S（固態(tài)）。69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1S(g)>S(l)>S(s)三種狀態(tài)下水的熵冰水水蒸氣符號(hào)：△S

表達(dá)式:△S=∑S(生成物)–∑S

(反應(yīng)物)正負(fù)判斷：產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)都是體系熵值增大的反應(yīng)。（即：△S＞

0）熵變：練習(xí)：判斷下列反應(yīng)熵變大?。?、N2+3H2=2NH32、2C+O2=2CO3、CaCO3=CaO+CO2△S＜0△S>0△S＞01.火柴散落、墨水?dāng)U散過(guò)程混亂度如何變化？2.從混亂度角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？【思考與交流】熵判據(jù)：

體系有自發(fā)地向混亂度增加（即熵增：△S＞0

）方向轉(zhuǎn)變的傾向。

體系的有序性越高，混亂度越低，熵值越小?；靵y度越大越穩(wěn)定。自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)△S=－39.35J?mol-1?K-1

鋁熱反應(yīng)（△S＜0）也能自發(fā)反應(yīng)。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)行一個(gè)因素,但不是唯一因素。注意：（1）熵變（△S）只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無(wú)關(guān)；（2）熵判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)關(guān)。CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)這個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？已知：△H(298K)=＋178.2KJ?mol,

△S(298K)=＋169.6J?mol-1?K-1思考△G=△H—T△S三、復(fù)合判據(jù)（自由能變化—△G）當(dāng)△G<0時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G>0時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G=0時(shí)，平衡狀態(tài)△G=△H—T△S溫度對(duì)反應(yīng)自發(fā)性影響的情況①△H<0，△S＞0，任何溫度都自發(fā)②△H<0，△S＜0，低溫自發(fā)，高溫非自發(fā)③△H＞0，△S＜0，任何溫度都非自發(fā)④△H＞0，△S＞0，高溫自發(fā)，低溫非自發(fā)▲需要注意：(1)很多情況下，簡(jiǎn)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)相反的判斷結(jié)果，所以應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)(以焓變?yōu)榛A(chǔ))和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)(吉布斯自由能變△G)將更適合于所有的過(guò)程。(2)過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。例如教材P38涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過(guò)程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)；又如裝在不同地方的氣體等例子。(3)在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。如水泵可以把水從低水位升至高水位；用高溫可使石灰石分解；高溫高壓石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的例子，實(shí)現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量，該過(guò)程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的?！菊n堂達(dá)標(biāo)測(cè)試】1下列過(guò)程是非自發(fā)的是∶（）A、水由高處向低處流；B、天然氣的燃燒；C、鐵在潮濕空氣中生銹；D、室溫下水結(jié)成冰。2碳酸銨〔（NH4）2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法中正確的是∶（）A、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大；B、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；D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。DA3、下列說(shuō)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)的；B、自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減少或不變；C、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)。4、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是∶（）A、吸熱反應(yīng)；B、放熱反應(yīng)；C、熵增加反應(yīng)；D、熵增加或者放熱反應(yīng)。CD5、250C和1.01×105Pa時(shí)，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)。D6、下列說(shuō)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，多數(shù)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(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影響有關(guān)CD8、下列反應(yīng)中，熵減小的是（）A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)7、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是()A、硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD影響因素：化學(xué)反應(yīng)的方向反應(yīng)焓變反應(yīng)熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減小結(jié)：焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增