第二章第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向高二化學(xué)系列

高二化學(xué)人教版選修4化學(xué)反應(yīng)原理第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向自然界中有許多能自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，請同學(xué)們聯(lián)系生活知識，列舉一些能自發(fā)進(jìn)行的例子？生活中的自發(fā)過程高山流水高能狀態(tài)低能狀態(tài)水總是自發(fā)地從高處往低處流——有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。利用水泵可將水從低處流向高處生活中的自發(fā)過程高電勢狀態(tài)低電勢狀態(tài)電流總是自發(fā)地從高電勢流向低電勢——有趨向于最低電勢狀態(tài)的傾向。Na投入H2O中鐵生銹生活中的自發(fā)反應(yīng)Cu和AgNO3反應(yīng)NaOH和HCl反應(yīng)生活中的自發(fā)反應(yīng)自發(fā)過程：

在一定條件下，不借助外部力量就能自動進(jìn)行的過程在給定的一組條件下，一個反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應(yīng)。如何判斷一個過程，一個反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？自發(fā)反應(yīng)：非自發(fā)過程：在一定條件下，需要持續(xù)外力作用才能維持進(jìn)行的過程。Cu和AgNO3反應(yīng)NaOH和HCl反應(yīng)Na投入H2O中鐵生銹Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag(s)△H=-181.75kJ·mol-1NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ·mol-12Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)△H=-636.1kJ·mol-1Fe(s)……Fe2O3(aq)△H=-790.7kJ·mol-1自發(fā)反應(yīng)共同點——放熱反應(yīng)△H＜0二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1、能量判據(jù)（焓判據(jù)）能量判據(jù)（焓判據(jù)）∶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)（△H﹤0）。

即△H＜0的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)△H＜0焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。注意：（1）焓判據(jù)只能用于判斷過程的方向，能否實現(xiàn)要看具體條件；（2）焓判據(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)速率無關(guān)。（3）反應(yīng)焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素，但不是唯一因素2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4（aq）+H2O（l）；

△H（298K）=＋37.3KJ/mol

結(jié)論：△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行但自發(fā)反應(yīng)不一定要△H<O焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素,但不是唯一因素。自發(fā)反應(yīng)一定要△H<O？冰塊融化品紅在水中擴(kuò)散你能解釋蒸汽擴(kuò)散和火柴混亂的真正原因嗎？蒸汽擴(kuò)散火柴散落——趨向于體系混亂度增大有序混亂火柴散落克勞修斯

（德國）

熵S定義：描述體系混亂度的物理量符號：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。熵增原理(又稱為熵判據(jù)).

體系有自發(fā)向混亂度增加的方向變化的傾向。(即熵增△S＞0)△S=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行CH4O2CO2186.15205.03214H2O(l)HNO3(l)Br2(l)69.9156152NaClFe金剛石72.127.32.4標(biāo)準(zhǔn)狀況下：1mol不同物質(zhì)的熵S(Jmol-1K-1)

熵值最大熵值最?。?）物質(zhì)的混亂度：體系混亂度越大，熵值越大；（2）同一條件：不同物質(zhì)的熵值不同；

（3）物質(zhì)的存在狀態(tài)：S(g)>S(l)>S(s)。2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

思考:兩個反應(yīng)都是混亂度增大的反應(yīng)。熵增，△S＞0，有利于自發(fā)反應(yīng)這兩個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，但卻能自發(fā)進(jìn)行，為什么？1、同一物質(zhì)狀態(tài)改變：2、固體的溶解過程、墨水?dāng)U散過程和氣體擴(kuò)散過程。3、反應(yīng)過程中氣體物質(zhì)的量增多的反應(yīng)。4.生成氣體的反應(yīng)。導(dǎo)致熵增(△S＞0）的一些因素 固態(tài)液態(tài)氣態(tài)熵增熵增自發(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)行一個因素,但不是唯一因素。

鋁熱反應(yīng)（△S＜0）也能自發(fā)反應(yīng)。CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)這個反應(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思考總結(jié)：自發(fā)過程的變化趨勢

1.能量趨于降低2.混亂度趨于增加

美國物理化學(xué)家吉布斯自由能G

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)行方向的判據(jù)是

△G=△H-T△S（G：吉布斯自由能，T：絕對溫度+)△G=△H-T△S＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S＝0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷方法：2、物質(zhì)的混亂度趨于增加1、物質(zhì)具有的能量趨于降低

H(焓變)

S(熵變)>0焓(H)判據(jù)熵(S)判據(jù)放熱反應(yīng)焓變熵變化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行不能定性判斷不能定性判斷

H<0

H<0

H>0

H>0

S>0

S>0

S<0

S<0熵增原理<0三、復(fù)合判據(jù)△H△S?H>0?S>0高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H>0?S<0所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行?H<0?S>0所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H<0?S<0低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行1）H+(aq)+OH-(aq)=H2O

(l)

△S=+80.7J·mol-1·K-1放熱熵增吸熱熵減放熱熵減吸熱熵增2）TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

△H=+161.9kJ·mol-1

3）NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)

△H=-176.9kJ·mol-1

△S=-38.4J·mol-1·K-1△S=-284.3J·mol-1·K-1△S=+169.6J·mol-1·K-14）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)根據(jù)你已有的知識和經(jīng)驗,分析下列過程的焓變、熵變與是能否自發(fā)進(jìn)行△H=+178.2kJ·mol-1△H=-57.3kJ·mol-1自發(fā)不自發(fā)自發(fā)高溫自發(fā)，低溫不自發(fā)熵與環(huán)境在環(huán)境學(xué)家看來熵增就是污染……熵在其他領(lǐng)域的應(yīng)用衰老是生命系統(tǒng)的熵的一種長期的緩慢的增加，

也就是說隨著生命的衰老，生命系統(tǒng)的混亂度

增大，當(dāng)熵值達(dá)極大值時即死亡，

這是一個不可抗拒的自然規(guī)律。熵與生命：熵在其他領(lǐng)域的應(yīng)用△G<0△G>0△H>0△S＜0非自發(fā)△G=0△H＜0△S>0自發(fā)△H＜0△S＜0低溫可行△H>0△S>0高溫可行可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)△G=△H-T△S復(fù)合判據(jù)課堂小結(jié)1、下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是（）A、(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)

B、2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C、MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D、CO(g)＝C(s)＋1/2O2(g)D課堂練習(xí)

2、下列說法不正確的是（）A、焓變是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)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課堂練習(xí)

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、其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大B、其分解是因為外界給予了能量C、其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)能自發(fā)分解D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解A課堂練習(xí)

4、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是()A、硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)