化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

水總是自發(fā)地由高處往低處流第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡澧縣一中高二化學(xué)備課組9/9/2024第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(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)進(jìn)行的方向——化學(xué)反應(yīng)速率——化學(xué)平衡——?一、自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。自發(fā)過(guò)程的特征：有明確的方向性，要逆轉(zhuǎn)必須借助外界做功；具有做功的本領(lǐng)。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，就稱為自發(fā)反應(yīng)。生活中的自發(fā)過(guò)程(1)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；(2)生活中電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)，其反方向也不會(huì)自動(dòng)進(jìn)行；(3)生活中一般在室溫下，冰塊會(huì)融化；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，這些過(guò)程都是自發(fā)的，其逆過(guò)程就是非自發(fā)的?；瘜W(xué)中的自發(fā)反應(yīng)(1)甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=-802.3kJ/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下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的主要原因嗎？C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)

△H=-2217.5kJ·mol-12Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)

△H=-822kJ·mol-1

4Fe(s)+3O2(g)=Fe2O3(s)

△H=-1648.4kJ·mol-1

H2(g)+F2(g)=2HF(g)

△H=-546.6kJ·mol-1

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)行二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1、能量判據(jù)：自發(fā)過(guò)程的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量△H﹤0)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。（又稱為“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思考：是不是所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱的？即放熱反應(yīng)（焓減的反應(yīng)）有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行若ΔH＜0，正向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；若ΔH＞0，正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，而逆向反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。吸熱的自發(fā)過(guò)程

(1)室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類的溶解等都是自發(fā)的吸熱過(guò)程。(2)N2O5分解：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol(3)碳酸銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9kJ/mol結(jié)論：△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顯然只根據(jù)焓變來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向就不全面。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。有序混亂討與流交論【思考與交流】火柴散落、墨水?dāng)U散過(guò)程混亂度如何變化？從混亂度角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)2、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過(guò)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。是在用來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)方向時(shí)就稱為熵判據(jù)?；靵y度越大越穩(wěn)定，△S>0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。提示：混亂度：表示體系的不規(guī)則或無(wú)序狀態(tài)。熵：熱力學(xué)上用來(lái)表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)。熵是體系混亂和無(wú)序的度量（S）。熵值越大，混亂、無(wú)序的程度越大熵的大小判斷：（1）氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)（2）與物質(zhì)的量成正比反應(yīng)熵變△S=生成物總熵-反應(yīng)物總熵一般來(lái)說(shuō)熵增的過(guò)程就是自發(fā)過(guò)程在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向，即體系混亂度有增加的傾向（即熵增的傾向）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

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(gè)因素,但不是唯一因素。2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)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-1,

△S(298K)=169.6J?mol-1?K-1思考三、焓判據(jù)和熵判據(jù)的應(yīng)用焓判據(jù)中，自發(fā)過(guò)程取向于最低能量狀態(tài)的傾向。

熵判據(jù)中，自發(fā)過(guò)程取向于最大混亂度的傾向。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。由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)將更適合于所有的過(guò)程。

H(焓變)<0，放熱反應(yīng)

S(熵變)>0，熵增原理化學(xué)反應(yīng)的最終判據(jù)到底是什么呢？△G=△H—T△S（恒溫恒壓）四、復(fù)合判據(jù)（自由能變化）自主學(xué)習(xí)：P36科學(xué)視野△G：體系吉布斯自由能變化Ｔ為熱力學(xué)溫度，均為正值反應(yīng)在該狀況下能否自發(fā)進(jìn)行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０＜０自發(fā)進(jìn)行＞０不自發(fā)進(jìn)行低溫時(shí)＞０,高溫時(shí)＜０低溫時(shí)＜０,高溫時(shí)＞０低溫不自發(fā),高溫自發(fā)低溫自發(fā),高溫不自發(fā)

H

Ｓ

Ｇ當(dāng)△G=0時(shí)，平衡狀態(tài)當(dāng)△G>0時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行當(dāng)△G<0時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△G=△H—T△S②在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒有外界干擾時(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。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。①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。如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)。注意：例1：下列過(guò)程是非自發(fā)性的是()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)成冰例2：碳銨[(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、碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大。B、碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C、碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(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。DA例3：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)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)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)。C例4：知道了某過(guò)程有自發(fā)性之后，則()可判斷出過(guò)程的方向可確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生可預(yù)測(cè)過(guò)程發(fā)生完成的快慢可判斷過(guò)程的熱效應(yīng)A例題5：已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：①

C(金剛石、s)+O2(g)＝CO2(g)△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法正確的是A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程

C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低AC例題6：下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是D.CO(g)＝C(s)＋1/2O2B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(s)D熵減