化学反应的方向及判断依据 化学反应进行的快慢 化学反应的限度 化学反应进行的方向 化学反应速率 化学平衡 能量判据和熵判据 化学反应原理的组成部分 水往低处流 化学反应的方向及判断依据 生活中的自发过程 1 自然界中水由高处往低处流 而不会自动从低处往高处流 2 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 这些过程都是自发的 其逆过程就是非自发的 这些生活中的现象将向何方发展 我们非常清楚 因为它们有明显的自发性 一 自发反应 自发反应 在一定条件下 无需外界帮助就能自动进行的反应 化学反应中的自发过程 共同特点 H 0 即体系趋向于从高能状态转变为低能状态 能量判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 H 0 对于化学反应而言 绝大多数的放热反应能自发进行 且放出的热量越多 体系能量降低越多 反应越完全焓变 H 是决定反应能否自发进行的因素之一 但不是唯一因素 二 焓变与反应方向 1 多数能自发进行的化学反应是放热反应 2 有不少吸热过程也能自发进行 3 有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 说明 如 硝酸铵溶于水 P40观察与思考 如 有序 混乱 三 熵变与反应方向 研究表明 除热效应外 决定反应能否自发进行的另一因素 体系的混乱度 熵S 熵 衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵 用符号S表示 对于同一物质 S g S l S s 熵变 反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变 用 S表示 S S生成物总熵 S反应物总熵反应的 S越大 越有利于反应自发进行熵判据 体系趋向于由有序状态转变为无序状态 即混乱度增加 S 0 且 S越大 越有利于反应自发进行 正确判断一个化学反应是否能够自发进行 必须综合考虑反应的焓变和熵变 恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S 0 自发 非自发 不一定 不一定 吉布斯自由能判断反应自发进行的方向 NH3 g HCl g NH4Cl s H 0 S 0CaCO3 s CaO s CO2 g H 0 S 0 判断这两个反应什么条件下自发进行 G 0 自发进行 G 0 可逆反应 G 0 非自发进行 低温可行 高温可行 G H T S 四 焓变和熵变对反应方向的共同影响 1 H0该反应一定能自发进行 如 Mg s 2HCl aq MgCl2 aq H2 g 2 H 0 S0 S 0该反应在较高温度下能自发进行如 CaCO3 s CaO s CO2 g 判断依据 G H T S 0反应能自发进行 P42交流与讨论 温度对反应自发性的情况 永远是 在任何温度都是自发反应 永远是 在任何温度下都是非自发反应 在高温 在低温 在低温是自发反应在高温是非自发反应 在高温 在低温 在低温是非自发反应在高温是自发反应 1 反应的自发性只能用于判断反应的方向 不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率 例如金刚石有向石墨转化的倾向 但是能否发生 什么时候发生 多快才能完成 就不是能量判据和熵判据能解决的问题了 注意 2 在讨论过程的方向时 指的是没有外界干扰时体系的性质 如果允许外界对体系施加某种作用 就可能出现相反的结果 例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的 练习 1 下列说法不正确的是A 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素 多数的能自发进行的反应是放热反应 B 在同一条件下不同物质有不同的熵值 其体系的混乱程度越大 熵值越大 C 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热D 一个反应能否自发进行 与焓变和熵变的共同影响有关 C 2 下列反应中 熵减小的是 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 D 3 下列过程是非自发的是 A 水由高处向低处流 B 天然气的燃烧 C 铁在潮湿空气中生锈 D 室温下水结成冰 4 碳酸铵 NH4 2CO3 在室温下就能自发地分解产生氨气 对其说法中正确的是 A 其分解是因为生成了易挥发的气体 使体系的熵增大 B 其分解是因为外界给予了能量 C 其分解是吸热反应 据能量判据不能自发分解 D 碳酸盐都不稳定 都能自发分解 D A 5 下列说法正确的是 A 凡是放热反应都是自发的 由于吸热反应都是非自发的 B 自发反应一定是熵增大 非自发反应一定是熵减少或不变 C 自发反应在恰当条件下才能实现 D 自发反应在任何条件下都能实现 6 自发进行的反应一定是 A 吸热反应 B 放热反应 C 熵增加反应 D 熵增加或放热反应 C D 7 250C和1 01 105Pa时 反应2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 76kJ mol 自发进行的原因是 A 是吸热反应 B 是放热反应 C 是熵减少的反应 D 熵增大效应大于能量效应 D 影响因素 小结 焓减小有利于反应自发 熵增大有利于反应自发 规律方法总结 自发反应中的焓变和熵变的关系 1 在温度 压力一定的条件下 放热的熵增加的反应一定能自发进行2 在温度 压力一定的条件下 吸热的熵减少的反应一定不能自发进行3 当焓变和熵变的作用相反时 如果二者大小相差悬殊 可能某一因素占主导地位4 当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大 温度可能对反应的方向起决定性作用5 无热效应的自发过程是熵增加的过程 如两种理想气体的混合等