化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)

化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三水往低處流冰融化自然界中的自發(fā)過程體現(xiàn)了自然界變化的方向性第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三(1)在常溫下鹽酸能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和水；(2)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。問題1：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。一、自發(fā)反應(yīng)——化學(xué)反應(yīng)的方向自發(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).(1)一定條件指的是一定溫度和一定壓強(qiáng)，外界幫助可以是如通電、光照等。（水生成與分解）(2)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn).第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三教科書P34頁第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三教科書P34頁共同特點(diǎn)這些反應(yīng)在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)有何特點(diǎn)？△H＜0，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素探究第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H

＜

0）。對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全焓變（△H）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素。1.焓變與反應(yīng)方向影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素探究第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三影響化學(xué)反應(yīng)自動發(fā)生的因素探究教科書P34后面兩個(gè)方程式（1）大多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)（2）有不少吸熱過程也能自發(fā)進(jìn)行（3）有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行其他反應(yīng)事實(shí)：硝酸銨的溶解過程是吸熱過程卻能自發(fā)進(jìn)行；碳酸鈣常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但高溫下也能自發(fā)進(jìn)行。小結(jié)：第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三問題：為什么有些吸熱反應(yīng)或吸熱過程也能自發(fā)進(jìn)行呢？？觀察與思考第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)高溫NH4NO3(S)NH4+(aq)+NO3-(aq)消石灰與氯化銨的反應(yīng)有氨氣生成，碳酸鈣分解生成二氧化碳?xì)怏w，可能有氣體生成使體系的混亂度增大是反應(yīng)能自發(fā)的原因之一。硝酸銨溶于水后，硝酸根離子和銨根離子由規(guī)則的排列轉(zhuǎn)化為能在水中自由地運(yùn)動，即由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，體系的混亂度增大。討論、假說：第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三有序混亂第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三墨水滴入水中氣體的擴(kuò)散第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三固體的溶解第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三一副嶄新的撲克牌被洗過后會怎樣？如果沒有法律的制約，世界會怎樣？下課鈴一響教室里會怎樣？你能發(fā)現(xiàn)這些看似不相干的事件之間的聯(lián)系嗎？克勞修斯

（德國）熵S第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三2.熵變與反應(yīng)方向研究表明，除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一因素——體系的混亂度（熵S）熵：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫做熵，用符號

S表示。對于同一物質(zhì)：S(g)﹥S(l)﹥S(s)熵變：反應(yīng)前后體系的熵的變化叫做反應(yīng)的熵變.

用△S表示。

△S=S生成物總熵－

S反應(yīng)物總熵

△S>

0

說明反應(yīng)的混亂度增大。反應(yīng)的△S越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，這個(gè)判據(jù)叫熵判據(jù)。第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三練習(xí)：判斷下列反應(yīng)熵變大小：1、N2+3H2=2NH32、2C+O2=2CO3、CaCO3=CaO+CO2第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三1、冰→

液態(tài)水

→

水蒸氣2、氯化鈉晶體溶于水3、自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)：N2O5分解：

2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

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

△H=+74.9kJ/mol共同點(diǎn)：熵（S）增加【探究】下列自發(fā)過程熵變的特點(diǎn)第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向。所以要正確判斷一個(gè)反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行，必須綜合考慮反應(yīng)的焓變△H即能量判據(jù)和熵變△S

即熵判據(jù).化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三自由能公式（吉布斯-亥姆霍茲公式）ΔG=ΔH－TΔS(1).如果ΔG<0，過程是自發(fā)的；(2).如果ΔG>0，過程是非自發(fā)的；(3).如果ΔG＝0，體系處于平衡狀態(tài)。因此，凡是熵增大的放熱反應(yīng)，都是自發(fā)反應(yīng)。第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三

1．反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否一定會發(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)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。注意：

2．在討論過程的方向時(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)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸?。?9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三影響因素：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焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)總結(jié)能量判據(jù)熵判據(jù)第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三練習(xí)1.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，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)C第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三2.下列過程是非自發(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3.碳酸銨[(NH4)2CO3]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（）

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DA練習(xí)第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三4.下列說法正確的是（）

A.放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，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)C練習(xí)第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三5.250C和1.01×105Pa時(shí)，反應(yīng):2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ·mol-1，能自發(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)D練習(xí)第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三1.能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是（）A.

水總是自發(fā)的由高處往低處流B.

放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行C.

有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列D.

多次洗牌后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大A針對性練習(xí)：第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三2.已知石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：C(石墨，s)+O2（g）=CO2（g）

△H=-393.5kJ/molC(金剛石，s)+O2（g）

=CO2（g）

△H=-395.4kJ/mol關(guān)于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是（）A.石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程B.金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低BC第26頁，共27頁，2023年，2月20日