化學(xué)反應(yīng)的方向高二上學(xué)期化學(xué)人教版選修一

科學(xué)判據(jù)：理論指引，少走彎路汽車尾氣帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。為減少污染，人們創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)新反應(yīng)：2NO+2CO=N2+2CO2一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在給定的條件下（通常指溫度和壓強(qiáng)）能否自發(fā)進(jìn)行？以及在什么條件下有可能按照我們預(yù)期的方向發(fā)生？這個(gè)“判據(jù)”是什么呢？化學(xué)反應(yīng)的方向預(yù)期方向§2.3化學(xué)反應(yīng)的方向第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡自然界中有一些過程是自發(fā)進(jìn)行的，而且是有方向性的。一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過程：在一定T、P下，不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。2、非自發(fā)過程：在一定T、P下，需要持續(xù)借助外力作用才能進(jìn)行的過程。

外力作用一般指的是：光照、通電等；而加熱、點(diǎn)燃、高溫都是為了達(dá)到某一反應(yīng)溫度，屬于一定溫度范疇，不屬于外力作用。高處低處自發(fā)非自發(fā)探究：同學(xué)們能舉出生活中常見的自發(fā)過程還有哪些嗎？他們之間有什么共同特征嗎？經(jīng)驗(yàn)分析：把墨汁加到水中，有什么現(xiàn)象？溶解、擴(kuò)散擴(kuò)散前擴(kuò)散后有序無序(混亂)生活中的類似現(xiàn)象有序無序(混亂)結(jié)論：沒有外界干擾下，體系從有序→無序可以自發(fā)進(jìn)行7墨水?dāng)U散；食鹽溶解于水；室溫下，冰塊自動(dòng)融化；電流總是從電勢高的地方流向電勢低的地方；熱量總是從溫度高的地方傳遞到溫度低的地方；自然界中水總是從高處往低處流。

（1）高能量低能量對(duì)外做功或釋放熱量（2）有序（混亂度?。o序（混亂度大）一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)【思考與討論】下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因嗎？①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2217.5kJ/mol②2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882kJ/mol③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol④H2(g)+F2(g)=2HF(g)△H=-546.6kJ/mol【總結(jié)】放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行

△H＜0，放熱反應(yīng)。即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（穩(wěn)定）一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)二、焓判據(jù)（能量判據(jù)）1、內(nèi)容：體系趨向于從能量高的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰康偷臓顟B(tài)，因此反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?！舅伎寂c討論】對(duì)以上反應(yīng)中的③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol，即碳燃燒，有同學(xué)認(rèn)為這個(gè)過程不能自發(fā)，因?yàn)樾枰c(diǎn)燃，你怎么看？小結(jié)：自然之法如此神奇，正是很多燃燒反應(yīng)會(huì)遇到“活化能”的壁壘。才使得富含有機(jī)物的生命體在富含氧氣的大氣中沒有“自燃”。因?yàn)槿紵磻?yīng)存在“障礙”——活化能，“點(diǎn)燃”的目的是克服反應(yīng)的活化能，“啟動(dòng)”反應(yīng)，使之發(fā)生。因?yàn)榉磻?yīng)放出的熱量|△H|>Ea。使得放出的熱量足以克服后續(xù)反應(yīng)的活化能，因此在反應(yīng)引發(fā)后，不用持續(xù)加熱，也能自發(fā)進(jìn)行下去?！舅伎寂c討論】為什么有些放熱反應(yīng)需要持續(xù)加熱呢？例如：H2(g)+CuO(s)=Cu(s)+H2O(1)△H=-128.5KJ/mol因?yàn)榇朔磻?yīng)所需活化能很大，而反應(yīng)放出的熱量太少，即|△H|<Ea。使得放出的熱量難以克服后續(xù)反應(yīng)的活化能，因此在反應(yīng)發(fā)生后，需要從環(huán)境中不斷吸收熱量，才能夠自發(fā)進(jìn)行下去。

判斷某反應(yīng)是否自發(fā)，只是判斷反應(yīng)的方向，與反應(yīng)是否發(fā)生，反應(yīng)的快慢、反應(yīng)的熱效應(yīng)無關(guān)。二、焓判據(jù)（能量判據(jù)）2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)?H﹥0【思考與討論】在19世紀(jì)，一些化學(xué)家認(rèn)為，決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素是反應(yīng)熱，放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行嗎？該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，但在常溫下能自發(fā)進(jìn)行人們經(jīng)過大量反應(yīng)焓變的研究表明，大多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。但是，有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)。因此，不能僅僅依靠焓變來判斷反應(yīng)是否自發(fā)?！窘Y(jié)論】反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一的因素。二、焓判據(jù)（能量判據(jù)）不需要外界的任何作用，氣體通過分子的擴(kuò)散，自發(fā)地混合均勻。這些過程

共同特點(diǎn)：混亂度?。ㄓ行颍┗靵y度大（無序）自發(fā)的三、熵判據(jù)（混亂度判據(jù)）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，提出了在自然界還存在著另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素：即在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序混亂的傾向。那我們?cè)撊绾味攘窟@種混亂無序的程度呢？混亂度：表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)。有序狀態(tài)混亂度小，無序狀態(tài)混亂度大。熵S：熱力學(xué)上描述體系的混亂度的函數(shù)。熵值越大，體系混亂度越大。克勞修斯

（德國）三、熵判據(jù)（混亂度判據(jù)）1、熵（S）：用來衡量體系混亂（無序）程度的物理量，用S表示。體系越混亂，熵值S越大，單位是J·mol-1·K-1。（1）同一物質(zhì)在不同狀態(tài)下熵值不同，一般規(guī)律是：S(g)>S(l)>S(s);（2）與物質(zhì)的量有關(guān)：物質(zhì)的量n越大，分子數(shù)N越多，熵值S越大。S(水)：69.9J·mol-1·K-1S(冰)

：47.9J·mol-1·K-1S(水蒸氣)：188.7J·mol-1·K-1氣液固三、熵判據(jù)（混亂度判據(jù)）2、熵變：物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，體系的熵的變化。用符號(hào)?S表示。?S=S(生成物)－S(反應(yīng)物)?S＞0熵增?S＜0熵減我們生活中遇到的熵增過程:3、熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這個(gè)原理叫做熵增原理。該原理是用來判斷過程方向的另一個(gè)因素，又稱為熵判據(jù)。16①NH4NO3(s)=NH4+(aq)

＋NO3-(aq)

②

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)③N2O4(g)=2NO2(g)④CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l)⑤Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)

思考:下列過程均為吸熱過程，且在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，這是為什么呢？不自由變自由(有序變無序)固體變氣體氣體少變成氣體多固體變液體固體變液體和氣體1.下列過程中△S<0的是（）A.H2O(l)=H2O(g)

B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)

D.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)C結(jié)論：自發(fā)反應(yīng)的方向與焓變、熵變有關(guān)，但焓變和熵變又不能單獨(dú)作為判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的依據(jù)。則需綜合考慮體系的焓變和熵變?！舅伎寂c討論】所以自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？-10℃，水自發(fā)結(jié)冰不是可以改變自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行的方向溫度熵增是自發(fā)傾向的一個(gè)因素，但不是唯一因素。，△S<0三、熵判據(jù)（混亂度判據(jù)）自發(fā)反應(yīng)的方向與焓變和熵變有關(guān)。1、復(fù)合判據(jù)：自由能變化ΔG＝ΔH－TΔS，化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到達(dá)到平衡。T絕對(duì)溫度：開爾文溫度（K）國際單位制=攝氏（℃）度+273.0美國物理化學(xué)家吉布斯四、復(fù)合判據(jù)（自由能）絕對(duì)零度達(dá)不到，更不可能為負(fù)！則：T一定大于零判斷標(biāo)準(zhǔn)ΔG

＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行ΔG

＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行ΔG

＝0反應(yīng)處于平衡狀態(tài)ΔG=ΔH﹣TΔS△G<0△G>0△H>0△S＜0非自發(fā)△G=0△H＜0△S>0△H＜0△S＜0△H>0△S>0可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)低溫可自發(fā)自發(fā)高溫可自發(fā)四、復(fù)合判據(jù)（自由能）化學(xué)反應(yīng)的方向焓變熵變綜合判據(jù)?H<0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,但自發(fā)反應(yīng)不一定要?H<0很多自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)都是熵增的過程，即ΔS＞0;但有些熵減的過程也可自發(fā)進(jìn)行，即ΔS＜0ΔG=ΔH﹣TΔS1.已知在100kPa、298.15K時(shí)石灰石分解反應(yīng)：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＝＋178.3kJ·mol－1

，ΔS＝160.4J·mol－1·K－1，則：(1)該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行；(2)據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析，溫度________(填“能”或“否”)