第二章第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向

1、水總是自發(fā)地由高處往低處流水總是自發(fā)地由高處往低處流自然界中有許多自然而然自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，請同學(xué)們聯(lián)發(fā)生的現(xiàn)象，請同學(xué)們聯(lián)系生活知識，列舉一些能系生活知識，列舉一些能自動發(fā)生的例子？自動發(fā)生的例子？高高山山流流水水高山流水高山流水自由落體運動自由落體運動散散 熱熱自然界中水總是從高處往低處流；自然界中水總是從高處往低處流；電流總是從電勢高的地方向電勢低的地電流總是從電勢高的地方向電勢低的地方流動；方流動；室溫下冰塊自動融化；室溫下冰塊自動融化；墨水?dāng)U散；墨水?dāng)U散；食鹽溶解于水；食鹽溶解于水；火柴棒散落火柴棒散落等等。這些生活中的現(xiàn)象將向這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清

2、何方發(fā)展，我們非常清楚，因為它們有明顯的楚，因為它們有明顯的自發(fā)性自發(fā)性其中是否蘊其中是否蘊藏了一定的科學(xué)原理？藏了一定的科學(xué)原理？以以“物體由高處自由下落物體由高處自由下落”為代表，為代表，探究自發(fā)過程中有哪些變化趨勢。探究自發(fā)過程中有哪些變化趨勢。（釋放熱量或?qū)ν庾龉Γㄡ尫艧崃炕驅(qū)ν庾龉Γ┯汹呄蛴谧畹湍芰繝顟B(tài)的傾向有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向 共同特點：共同特點：高能態(tài)高能態(tài)低能態(tài)低能態(tài)+能量能量1.自發(fā)過程自發(fā)過程:在一定條件下不需外力作用就能自動進(jìn)行在一定條件下不需外力作用就能自動進(jìn)行的過程的過程.2.自發(fā)過程的特征：有明確的方向性，具有做功的本自發(fā)過程的特征：有明確的方向性，具有做功

3、的本領(lǐng)；要逆轉(zhuǎn)必須借助外界做功。領(lǐng)；要逆轉(zhuǎn)必須借助外界做功。小結(jié)一下思考：思考：自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，物質(zhì)間的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。( (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)的，其逆過程就是非自發(fā)的。這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。2022-6-26 在在一定條件一定條件下，下，無需外界幫助無需外界幫助一經(jīng)引發(fā)一經(jīng)引發(fā)就能就能自動自動進(jìn)行的反應(yīng)進(jìn)行的反應(yīng)。定義：定義：注意：注意： (1)一定條件指：一定的溫度和壓強不

4、一定條件指：一定的溫度和壓強不 一定是常溫一定是常溫外界幫助可以是如通電、光照等。外界幫助可以是如通電、光照等。(2)”一經(jīng)引發(fā)一經(jīng)引發(fā)”指能指能自發(fā)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)但要但要自發(fā)反應(yīng)需在恰當(dāng)條件下才能實自發(fā)反應(yīng)需在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn)現(xiàn).說明反應(yīng)有像某個方向發(fā)生的說明反應(yīng)有像某個方向發(fā)生的趨勢但不一定實際發(fā)生趨勢但不一定實際發(fā)生(1)鈉與水反應(yīng)：鈉與水反應(yīng)：2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) H=368 kJ/mol(2)鐵生銹：鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：氫氣和氧氣反應(yīng)：

5、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6kJ/mol共同點共同點放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)H0一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向自發(fā)過程的能量判據(jù)自發(fā)過程的能量判據(jù)能量判據(jù)：能量判據(jù)：自發(fā)過程的體系傾向于從自發(fā)過程的體系傾向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)( (這時體系會這時體系會對外部做功或釋放熱量對外部做功或釋放熱量) )，這一經(jīng)驗規(guī)，這一經(jīng)驗規(guī)律就是能量判據(jù)。律就是能量判據(jù)。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(放熱放熱) )的反應(yīng)有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，的反應(yīng)有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，焓判據(jù)焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。是判斷化學(xué)反

6、應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。自發(fā)反應(yīng)一定要自發(fā)反應(yīng)一定要H O ？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/mol這些反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行這些反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 實驗事實實驗事實 H O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，自發(fā)反有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，自發(fā)反應(yīng)不一定要應(yīng)不一定要H S(l) S(s)水的不同聚集狀態(tài)的混亂程度水的不同聚集狀態(tài)的混亂程度【結(jié)論【結(jié)論】對于同一種物質(zhì)：對于同一種物質(zhì)：S(g(g) )S(l(l) )S(s(s) ) 混亂度越大，熵值越大混

7、亂度越大，熵值越大4. 4. 反應(yīng)的熵變（反應(yīng)的熵變（S S）：）：化學(xué)反應(yīng)存在著化學(xué)反應(yīng)存在著熵變熵變。反應(yīng)熵變（。反應(yīng)熵變（ S S表示）表示） 對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的的熵變熵變。S = SS = S（反應(yīng)產(chǎn)物）（反應(yīng)產(chǎn)物）- S- S（反應(yīng)物）（反應(yīng)物） 5. 熵增加的反應(yīng)：熵增加的反應(yīng)： （S 0） 產(chǎn)生氣體的反應(yīng)產(chǎn)生氣體的反應(yīng)氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)等氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)等3. 熵增加過程：固體溶解、物質(zhì)（如水）的熵增加過程：固體溶解、物質(zhì)（如水）的汽化、墨水的擴(kuò)散、氣體的擴(kuò)散等。汽化、墨水的擴(kuò)散、氣體的擴(kuò)散等。 根據(jù)下

8、表的數(shù)據(jù)回答問題： 1.熵增反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行嗎？ 2.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是熵增加反應(yīng)嗎？ 3.熵變對反應(yīng)方向有什么影響？ 事實證明事實證明,熵增加熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。許有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。許多多熵增加熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行,如：如：有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行，如：進(jìn)行，但在較高溫度下可以自發(fā)進(jìn)行，如：2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) S=57.16J.mol-1.K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) S=169.6J.mol

9、-1.K-1C(s,石墨石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) S=133.8J.mol-1.K-1 事實上有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下事實上有些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行。也可以自發(fā)進(jìn)行。如：如：2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S=39.35Jmol-1K-1結(jié)論：結(jié)論： S OS O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行， 自發(fā)反應(yīng)不一定要自發(fā)反應(yīng)不一定要S OS O 熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行一個熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行一個 因素因素, 但不是惟一因素。但不是惟一因素。三、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響三、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響 研究表

10、明，在溫度、壓強一定的條件下，研究表明，在溫度、壓強一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果。反應(yīng)方向的判據(jù)：果。反應(yīng)方向的判據(jù)： HT S 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 HT S 這個判據(jù)用文字表述為這個判據(jù)用文字表述為:在溫度、壓強一定在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向H-TS 0的的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系如下圖溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系如下圖拓展視野拓展視野結(jié)論結(jié)論1、H0，S0的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；2、H0，S0的反應(yīng)一定不能自

11、發(fā)進(jìn)行；的反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；3、當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變影響相反時，如果二者、當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變影響相反時，如果二者大小相差懸殊，某一因素可能占主導(dǎo)地位。大小相差懸殊，某一因素可能占主導(dǎo)地位。4、如果反應(yīng)的焓變和熵變影響相反且相差不大、如果反應(yīng)的焓變和熵變影響相反且相差不大時，溫度有可能對反應(yīng)的方向起決定性作用。時，溫度有可能對反應(yīng)的方向起決定性作用。閱讀：閱讀：P39 1、 HT S0 只能用于一定溫度一只能用于一定溫度一定壓強條件下定壓強條件下 2、HT S0這個判據(jù)指出是在溫這個判據(jù)指出是在溫度壓強一定的條件下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可度壓強一定的條件下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性，并不能說明該條件下可能自

12、發(fā)進(jìn)能性，并不能說明該條件下可能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)能否實際發(fā)生。行的反應(yīng)能否實際發(fā)生。追根尋源追根尋源P391、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、吸熱反應(yīng)；、吸熱反應(yīng)； B、放熱反應(yīng)；、放熱反應(yīng)；C、熵增加反應(yīng)；、熵增加反應(yīng)；D、熵增加或者放熱反應(yīng)。、熵增加或者放熱反應(yīng)。D2、下列關(guān)于判斷過程的方向的說法正確的是、下列關(guān)于判斷過程的方向的說法正確的是A.所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B. 硝酸銨溶于水是吸熱過程，所以是非自發(fā)硝酸銨溶于水是吸熱過程，所以是非自發(fā)的過程的過程C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的

13、復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程將更適合于所有的過程D.同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同C3、25時、時、1.01105Pa時，反應(yīng)時，反應(yīng)2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）H=+56.76kJ/mol自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行的原因是（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、是熵減小的反應(yīng)、是熵減小的反應(yīng) D、熵增大的效應(yīng)大于能量效應(yīng)、熵增大的效應(yīng)大于能量效應(yīng)4、對于化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，下列說法中錯誤的、對于化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，下列說法中錯誤的是（是（ ）A、若、若H0，S0，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B、若、若H0，S0，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行C、若、若H0，S0，低溫時可自發(fā)進(jìn)行，低溫時可自發(fā)進(jìn)行D、若、若H0，S0，低溫時可自發(fā)進(jìn)行，低溫時可自發(fā)進(jìn)行DC處理汽車尾氣的反應(yīng)：處理汽車尾氣的反應(yīng)：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g）已知，已知，298K、101KPa下，該反應(yīng)下，該反應(yīng)H = - 113.0 KJmol-1 ，S = -143.5 Jmol-1K