第1节化学反应的方向高高山山流流水水冰雪融化冰雪融化花开花谢花开花谢自发过程和自发反应自发过程和自发反应自发过程：自发过程：自然界中水总是从高处往地处流；自然界中水总是从高处往地处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水扩散；墨水扩散；食盐溶解于水。食盐溶解于水。自自发反反应：镁条燃条燃烧：Mg(s)+O2(g)=MgO(s)酸碱中和：酸碱中和：H+OH-=H2O铁器暴露在潮湿空气中会生器暴露在潮湿空气中会生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)甲甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃和氧气的混合气体遇明火就燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)自发过程：自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。进行的过程。自发反应：自发反应：在一定温度、压强下，不借助在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）光、电能等）外部力量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为外部力量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。自发反应。自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一部分。一部分。那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢？合什么条件呢？【探究探究】以以“物体由高处自由下落物体由高处自由下落”为代表，为代表，探究自发过程中有哪些变化趋势。探究自发过程中有哪些变化趋势。自然界中水总是从高处往地处流；自然界中水总是从高处往地处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；共同点：高能向低能转化。共同点：高能向低能转化。观察下列几个自察下列几个自发进行的化学反行的化学反应，找出它，找出它们的共同的共同之之处(1)钠与水反与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)H=368kJ/mol(2)铁生生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)H =824kJ/mol(3)氢气和氧气反气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H =571.6kJ/mol共同点：共同点：H 0，放热反应，高能向低能转化。，放热反应，高能向低能转化。一反应焓变与反应方向一反应焓变与反应方向 自发过程的体系自发过程的体系取向于取向于从高能状态转变为低能状态从高能状态转变为低能状态(这这时体系会对外部做功或释放热量，焓变小于时体系会对外部做功或释放热量，焓变小于0)，这一，这一经验规律就是经验规律就是焓判据焓判据，是判断化学反应进行方向的判，是判断化学反应进行方向的判据之一。据之一。注意：注意：（1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具体条件。看具体条件。（2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。与化学反应速率无关。（3）反）反应焓变是反是反应能否自能否自发进行的一个因素，但行的一个因素，但不是唯一因素不是唯一因素。交流交流 研讨研讨19世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。例说明。2NH2NH4 4Cl(s)+Ba(OH)Cl(s)+Ba(OH)2 28H8H2 2O(s)=BaClO(s)=BaCl2 2(s)+2NH(s)+2NH3 3(g)(g)+10H+10H2 2O(l)O(l)NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+CH(s)+CH3 3COOH(aq)=CHCOOH(aq)=CH3 3COONHCOONH4 4(aq)+CO(aq)+CO2 2(g)+H(g)+H2 2O(l)O(l)H=37.3kJ/molCaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)H=178.2kJ/mol2NaHCO2NaHCO3 3(s)=Na(s)=Na2 2COCO3 3(s)+CO(s)+CO2 2(g)+H(g)+H2 2O(g)O(g)H=126.1kJ/mol举例：举例：举例：举例：总结：总结：焓变作为判断反应自发性的依据：焓变作为判断反应自发性的依据：若若H 0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。自发进行。墨水滴入水中墨水滴入水中气体的扩散气体的扩散固体的溶解固体的溶解一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？如果没有法律的制约，世界会怎样？下课铃一响教室里会怎样？下课铃一响教室里会怎样？下课铃一响教室里会怎样？下课铃一响教室里会怎样？你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？克克克克劳劳劳劳修修修修斯斯斯斯（德德德德国国国国）二熵（二熵（S）：）：1.描述体系混乱度的物理量描述体系混乱度的物理量2.符号：符号：S单位：单位：Jmol-1K-13.大小判据：大小判据：（1）物）物质的混乱度：体系混乱度越大，的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；越大；（2）同一条件：不同物）同一条件：不同物质的的熵值不同；不同；（3）物质的存在状态：）物质的存在状态：S(g)S(l)S(s)。69.9J69.9Jmolmol-1-1KK-1-147.9J47.9Jmolmol-1-1KK-1-1188.7188.7 J Jmolmol-1-1KK-1-1S(g)S(l)S(s)三种状态下水的熵三种状态下水的熵冰冰水水水蒸气水蒸气4.反反应熵变:反反应产物的物的总熵与反与反应物物总熵之差之差(1)符号：符号：S(2)表达式表达式:S=S总和和(生成物生成物)S总和和(反反应物物)(3)正正负判断：判断：气体体气体体积增大的反增大的反应，S0,熵增加反增加反应气体体气体体积减小的反减小的反应，S0,熵减小反减小反应练习：判断下列反应熵变大小：练习：判断下列反应熵变大小：1N2+3H2=2NH322C+O2=2CO3CaCO3=CaO+CO2S 0S 0S 01冰冰液液态水水水蒸气水蒸气2氯化化钠晶体溶于水晶体溶于水3自自发进行的吸行的吸热反反应：N2O5分解：分解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H=56.7kJ/mol碳酸碳酸铵的分解：的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=74.9kJ/mol共同点：熵（共同点：熵（S）增加）增加【探究探究】下列自发过程熵变的特点下列自发过程熵变的特点注意：注意：（1）熵变只是反应能否自发进行的一种因素；）熵变只是反应能否自发进行的一种因素；（2）熵变（）熵变（S）只决定于体系的始态和终态，与变）只决定于体系的始态和终态，与变化的途径无关；化的途径无关；（3）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。与化学反应速率无关。三反应熵变与反应方向：三反应熵变与反应方向：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。是在用来判断熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。是在用来判断化学反应方向时就称为熵判据。化学反应方向时就称为熵判据。总结：总结：自发过程的两大变化趋势：自发过程的两大变化趋势：（1）能量趋于减小）能量趋于减小(焓减）焓减）（2）混乱度趋于增大（熵增）混乱度趋于增大（熵增）2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.3kJ/molS=494.4J/mol/K一定能自发反应一定能自发反应CO(g)=C(s,石墨石墨)+1/2O2(g)H=110.5kJ/molS=-89.4J/mol/K一定不能自发反应一定不能自发反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)H=-444.3kJ/molS=-280.1J/mol/K低温下能自发反应低温下能自发反应NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=37.30kJ/molS=184.0J/mol/K高温下能自发反应高温下能自发反应举例：举例：焓变熵变化学反化学反应能否自能否自发进行行 H0 S0 H0 S0 H0 S0 H0 S0科学家科学家们总结出了一条公式出了一条公式 G H T S ， G代代表的是自由能，用自由能来判断反表的是自由能，用自由能来判断反应进行的方向是最行的方向是最全面最科学的，当全面最科学的，当 G0时，反，反应就可以自就可以自发进行。行。任何温度都自发进行任何温度都自发进行不能自发进行不能自发进行较低温度时自发进行较低温度时自发进行高温时自发进行高温时自发进行总结：总结：四焓变与熵变对反应方向的共同影响四焓变与熵变对反应方向的共同影响1.判据：判据： H T S 2.判据与反应的自发性：判据与反应的自发性：0反应不能自发进行反应不能自发进行3.适用判据应注意的问题：适用判据应注意的问题：（1）判断反应的自发性要结合）判断反应的自发性要结合 H和和 S ，利用利用 H - T S;（2）条件是一定温度、）条件是一定温度、压强强下；下；（3）反反应具具有有自自发性性，只只能能说明明这个个反反应有有进行行的的趋势，但但这个个反反应到到底底能能不不能能反反应，那那还要要看看反反应进行的限度和反行的限度和反应进行的速率。行的速率。课堂小结1.能用能量判据判断下列能用能量判据判断下列过程的方向的是（程的方向的是（）A.水水总是自是自发的由高的由高处往低往低处流流B.放放热反反应容易自容易自发进行，吸行，吸热反反应不能自不能自发进行行C.有序排列的火柴散落有序排列的火柴散落时成成为无序排列无序排列D.多次洗牌后，扑克牌的毫无多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大律的混乱排列的几率大2.下列下列过程属于程属于熵增加的是（增加的是（）A.固体的溶解固体的溶解过程程B.气体气体扩散散过程程C.水蒸气水蒸气变为液液态水水D.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)AAB3已知石墨、金已知石墨、金刚石燃石燃烧的的热化学方程式分化学方程式分别为C(石墨，石墨，s)+O2(g)=CO2(g)H(298K)=-393.5kJ/mol和和C(金金刚石，石，s)+O2(g)=CO2(g) H(298K)=-395.4kJ/mol，已知相同条件下石墨的，已知相同条件下石墨的熵值大。从理大。从理论上判上判断下列关于金断下列关于金刚石和石墨的相互石和石墨的相互转化的化的说法正确的是法正确的是（）A石墨石墨转化成金化成金刚石是自石是自发进行的行的过程程B石墨石墨转化成金化成金刚石的反石的反应必必须借助外借助外动力力C石墨石墨转化化为金金刚石石仅在高温下自在高温下自发D金金刚石石转化化为石墨石墨仅在高温下自在高温下自发B4.下列下列说法完全正确的是法完全正确的是()A.放放热反反应均是自均是自发反反应B.S为正正值的反的反应均是自均是自发反反应C.物物质的量增加的反的量增加的反应，S为正正值D.如果如果H和和S均均为正正值，当温度升高，当温度升高时，反，反应可能可能自自发进行行D5.某某反反应2AB(g)=C(g)+3D(g)在在高高温温时能能自自发进行行，其其逆逆反反应在在低低温温下下能能自自发进行行，则该反反应的的H、S应为()A.H0B.H0，S0，S0D.H0，S0C