第二章第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向

第二章第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向水總是自發(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，列舉一些能自動發(fā)生的例子？高山流水高山流水自由落體運(yùn)動散熱①自然界中水總是從高處往低處流；②電流總是從電勢高的地方向電勢低的地方流動；③室溫下冰塊自動融化；④墨水?dāng)U散；⑤食鹽溶解于水；⑥火柴棒散落等。這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性——其中是否蘊(yùn)藏了一定的科學(xué)原理？以“物體由高處自由下落”為代表，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汹呄蛴谧畹湍芰繝顟B(tài)的傾向共同特點(diǎn)：高能態(tài)→低能態(tài)+能量1.自發(fā)過程:在一定條件下不需外力作用就能自動進(jìn)行的過程.2.自發(fā)過程的特征：有明確的方向性，具有做功的本領(lǐng)；要逆轉(zhuǎn)必須借助外界做功。小結(jié)一下思考：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。

(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；而氯化鈉和水卻不能反應(yīng)生成鹽酸和氫氧化鈉。(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。3/11/2024

在一定條件下，無需外界幫助一經(jīng)引發(fā)就能自動進(jìn)行的反應(yīng)。一、自發(fā)反應(yīng)定義：注意：(1)一定條件指：一定的溫度和壓強(qiáng)不一定是常溫外界幫助可以是如通電、光照等。(2)”一經(jīng)引發(fā)”指能自發(fā)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)但要自發(fā)反應(yīng)需在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn).說明反應(yīng)有像某個(gè)方向發(fā)生的趨勢但不一定實(shí)際發(fā)生(1)鈉與水反應(yīng)：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)

△H=－368kJ/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共同點(diǎn)——放熱反應(yīng)△H＜0一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向自發(fā)過程的能量判據(jù)能量判據(jù)：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)(這時(shí)體系會對外部做功或釋放熱量)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，即△H＜0(放熱)的反應(yīng)有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。自發(fā)反應(yīng)一定要△H<O？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這些反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)事實(shí)

△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；多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但是放熱反應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行。焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素,但不是惟一因素。結(jié)論：交流.研討你已知道，固體硝酸銨、氫氧化鈉、氯化鈉和蔗糖都能溶解于水，它們?nèi)芙獾倪^程與焓變有關(guān)嗎？是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進(jìn)行？

NH4NO3

溶解過程中NaOHNaC1、蔗糖吸熱放熱焓變微乎其微火柴散落、墨水?dāng)U散過程混亂度如何變化？從混亂度角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？H2O2O2H2氣體混合前：體系是有序的；氣體混合后：體系的有序性降低，體系的混亂度增加（1）既不吸熱也不放熱的自發(fā)過程室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類的溶解；常溫常壓下N2O5的分解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固態(tài)變液態(tài)混亂度增加固態(tài)變離子態(tài)混亂度增加氣體分子數(shù)增加混亂度增加氣體分子數(shù)增加混亂度增加⑵吸熱的自發(fā)過程【歸納與總結(jié)】自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，混亂度增加。為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無關(guān)的過程的自發(fā)性。對于一個(gè)由大量粒子組成的體系，人們定義一個(gè)物理量——熵二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向體系混亂度越大，熵值越大；1.

熵：描述體系混亂度的物理量符號S

單位：J·mol-1·k-1

2.影響熵的因素：①同一條件下，不同的物質(zhì)的熵不同②同一物質(zhì)，聚集狀態(tài)不同則熵不同：

S(g)>S(l)>S(s)水的不同聚集狀態(tài)的混亂程度【結(jié)論】對于同一種物質(zhì)：S(g)＞S(l)＞S(s)

混亂度越大，熵值越大4.反應(yīng)的熵變（△S）：

化學(xué)反應(yīng)存在著熵變。反應(yīng)熵變（△S表示）對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。

△S=S（反應(yīng)產(chǎn)物）-S（反應(yīng)物）5.

熵增加的反應(yīng)：（△S>0）

產(chǎn)生氣體的反應(yīng)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）的汽化、墨水的擴(kuò)散、氣體的擴(kuò)散等。

根據(jù)下表的數(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(shí)證明,熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進(jìn)行,如：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：2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)

△S=57.16J.mol-1.K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

△S=169.6J.mol-1.K-1C(s,石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

△S=133.8J.mol-1.K-1

事實(shí)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。如：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(gè)因素,但不是惟一因素。三、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響研究表明，在溫度、壓強(qiáng)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)果。反應(yīng)方向的判據(jù)：△H－T△S<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行△H－T△S=0反應(yīng)達(dá)到平衡△H－T△S>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行△H－T△S這個(gè)判據(jù)用文字表述為:在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向△H-T△S＜0的方向進(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〖拓展視野〗〖結(jié)論〗1、△H＜0，△S＞0的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；2、△H＞0，△S＜0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(shí)，如果二者大小相差懸殊，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時(shí)，溫度有可能對反應(yīng)的方向起決定性作用。閱讀：P391、

△H－T△S<0只能用于一定溫度一定壓強(qiáng)條件下2、△H－T△S<0這個(gè)判據(jù)指出是在溫度壓強(qiáng)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發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生?！甲犯鶎ぴ础絇391、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)。D2、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)B.

硝酸銨溶于水是吸熱過程，所以是非自發(fā)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)，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C3、25℃時(shí)、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、是熵減小的反應(yīng)D、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(cuò)誤的是（

）A、若△H＜0，△S＞0，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B、若△H＞0，△S＜0，任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行C、若△H＞0，△S＞0，低溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行D、若△H＜0，△S＜0，低溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行DC處理汽車尾氣的反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）已知，