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)2021/6/271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——能量判據(jù)和熵判據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理的組成部分：2021/6/272化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷依據(jù)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、鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；這些過(guò)程都是自發(fā)的，其逆過(guò)程就是非自發(fā)的。

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。3、室溫下冰塊自動(dòng)融化；4、墨水?dāng)U散；5、食鹽溶解于水；2021/6/273一、自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下，無(wú)需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)（P39交流與討論）化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過(guò)程（P40你知道嗎？）共同特點(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)(1)一定條件指的是一定溫度和一定壓強(qiáng)，外界幫助可以是通電、光照等。(2)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn).2021/6/274二、自發(fā)過(guò)程的能量判據(jù)（焓判據(jù)）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)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是能量判據(jù)。（釋放熱量或?qū)ν庾龉Γ└吣軕B(tài)→低能態(tài)+能量能量判據(jù)又稱焓判據(jù)，即△H＜0的反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，焓判據(jù)是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。2021/6/275（1）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(guò)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)行說(shuō)明：如：硝酸銨溶于水（P40觀察與思考？）如：2021/6/276練習(xí):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：①C(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AC2021/6/277有序混亂2021/6/278混亂度：

表示體系的不規(guī)則或無(wú)序狀態(tài)。

——混亂度的增加意味著體系變得更加無(wú)序混亂度與熵

熵：

熱力學(xué)上用來(lái)表示混亂度的狀態(tài)函數(shù)，符號(hào)為S——體系的無(wú)序性越高，即混亂度越高，熵值就越大2021/6/279標(biāo)準(zhǔn)狀況下：1mol不同物質(zhì)的熵S(Jmol-1K-1)

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水的三態(tài)的熵（S表示物質(zhì)的量為1mol）S（s）＜S（l）＜S（g）2021/6/2711同一物質(zhì),氣態(tài)時(shí)熵最大，液態(tài)時(shí)次之，固態(tài)時(shí)最小。歸納：2021/6/2712熵增:在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向熵變△S：化學(xué)反應(yīng)中要發(fā)生物質(zhì)的變化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著熵變?！鱏=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵

反應(yīng)的△S越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行2021/6/2713三、自發(fā)過(guò)程的熵判據(jù)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，是判斷化學(xué)反應(yīng)方向的另一判據(jù)——熵判據(jù)。2021/6/2714

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。2021/6/2715正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行△H＜0△S>0△H>0△S＜0△H＜0△S＜0△H>0△S>0自發(fā)非自發(fā)不一定不一定2021/6/2716

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叫作吉布斯自由能）△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)2021/6/2717四、焓變和熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響1.△H<0，△S>0該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行；如：Mg(s)+2HCl(aq)

=MgCl2(aq)+H2(g)2.△H>0，△S<0該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3.△H<0，△S<0該反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進(jìn)行如：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)4.△H>0，△S>0該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行如：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)判斷依據(jù)：△G=

△H－T△S＜

0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行（P42交流與討論）2021/6/2718溫度對(duì)反應(yīng)自發(fā)性的情況

類型△H△S△H—T△S反應(yīng)的自發(fā)性1—+2+—3——4++永遠(yuǎn)是—在任何溫度都是自發(fā)反應(yīng)永遠(yuǎn)是+在任何溫度下都是非自發(fā)反應(yīng)在高溫+

在低溫—在低溫是自發(fā)反應(yīng)在高溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫—在低溫+在低溫是非自發(fā)反應(yīng)在高溫是自發(fā)反應(yīng)2021/6/27191．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(huì)發(fā)生和過(guò)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(wèn)題了。注意2．在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)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。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸摹?021/6/2720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小結(jié)：焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)2021/6/2721練習(xí):1.下列說(shuō)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)C2021/6/27222.下列反應(yīng)中，熵減小的是D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D2021/6/27233.下列過(guò)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。4.碳酸銨〔（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、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。DA2021/6/27245.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)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)。6.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、熵增加和放熱反應(yīng)。CD