水总是自发地由高处往低处流 自然界中有许多能自然而然发生的现象 请同学们联系生活知识 列举一些能自发进行的例子 瀑布 自由落体 室温下冰块融化 铁生锈 1 自发过程 在一定条件下 不借助外部力量就能自动进行的过程 2 自发反应 在给定的一组条件下 一个反应可以自发地进行到显著程度 就称为自发反应 归纳小结 如何判断一个过程 一个反应能否自发进行 寻找反应能否自发进行的判据 第四节化学反应进行的方向 酸碱中和 镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点 思考与交流 共同特点 H O即放热反应放热反应使体系能量降低 能量越低越稳定 H O有利于反应自发进行 从能量角度分析它们为什么可以自发 一般情况下 H O即放热反应易发生自发反应 能量判据 焓判据 归纳与总结 一 反应方向的能量判据 焓判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 这时体系会对外做功或者释放热量 H 0 放热反应过程中体系能量降低 因此具有自发进行倾向 自发反应一定要 H O H O有利于反应自发进行 自发反应不一定要 H O焓变是反应能否自发进行的一个因素 但不是唯一因素 结论 在25 101KPa下 上述反应 H O 能自发进行 交流讨论 硝酸铵溶于水要吸热 冰融化要吸热 两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中 最终会混合均匀 这些过程都是自发的 与焓有关吗 是什么因素决定它们能自发进行 请阅读课本P35 上述自发过程与能量状态的高低无关 受另一种能够推动体系变化的因素 熵的影响 二 反应方向的熵判据 熵的含义 熵是体系混乱度的量度 即熵是用来描述体系的混乱度的 符号用S表示 单位 J mol 1 K 1 体系混乱度越大 熵值越大 体系混乱度越小 熵值越小 对于同一物质 S 气态 S 液态 S 固态 熵判据 体系有自发地向混乱度增加 即熵增 方向转变的倾向 混乱度增加意味着体系变得更加无序 体系的有序性越高 混乱度越低 熵值越小 有序变无序 熵增的过程 自发反应一定是熵增加的反应吗 结论 S O 有利于反应自发进行 自发反应不一定要 S O 熵变是反应能否自发进行一个因素 但不是唯一因素 水结冰能自发进行 CaCO3 s CaO s CO2 g 这个反应能否自发进行 已知 H 298K 178 2KJ mol S 298K 169 6J mol 1 K 1 思考 化学反应的最终判据到底是什么呢 G H T S 三 复合判据 自由能变化 当 G 0时 反应自发进行 当 G 0时 反应不自发进行 当 G 0时 平衡状态 一个化学反应能否自发进行 既与反应焓变有关 又与反应熵变有关 恒温 恒压下 反应方向的判据是体系自由能变化 G G H T S 温度对反应自发性影响的情况 当 G 0时 即 H T S 反应自发进行 要 H T S 请讨论 H T S的取值 H T S H 0 S 0 T任何温度 H 0 S 0 T低温 反应自发进行 反应不自发进行 H T S H 0 S 0 T任何温度 H 0 S 0 T低温 温度对反应自发性影响的情况 G H T S 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 需要注意 1 很多情况下 简单地只用其中一个判据判断同一个反应 可能会出现相反的判断结果 所以应两个判据兼顾 由能量判据 以焓变为基础 和熵判据组合成的复合判据 吉布斯自由能变 G 将更适合于所有的过程 2 过程的自发性只能用于判断过程的方向 不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率 例如教材P38涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件 其发生腐蚀过程的自发性是相同的 但只有后者可以实现 又如装在不同地方的气体等例子 3 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 如水泵可以把水从低水位升至高水位 用高温可使石灰石分解 高温高压石墨转化为金刚石的例子 实现后者的先决条件是要向体系中输入能量 该过程的本质仍然是非自发性的 课堂达标测试 1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 2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 3 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 4 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 熵增加或者放热反应 C D 5 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 6 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都是放热反应 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 D 8 下列反应中 熵减小的是 A NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g B 2N2O5 g 4NO2 g O2 g C MgCO3 s MgO s CO2 g D 2CO g 2C s O2 g 7 以下自发反应可用能量判据来解释的是 A 硝酸铵自发地溶于水B 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 7kJ molC NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ molD 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 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