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1、化学反应的方向,第二章第一节,学习目标：,1、了解反应方向与反应焓变、反应熵变 的关系,2、根据判据定量判断反应方向,重点、难点：,理解焓变和熵变对反应方向的共同影响,根据H-TS及给定数据判断反应的方向,联想质疑,35页,2NO+2CO=N2+CO2 该反应能否发生?理论依据是什么？,自然界中水总是从高处往低处流,是自动进行的自发变化过程,具有一定的方向性,在一定条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程.,自发过程：,生活经验举例：,1、热总是由高温物体传向低温物体 2、室温下冰块自动融化 3、墨水扩散于水 4、食盐溶解 5、气体的扩散 6、火柴棒散落,(1)条件指一定的温度和压强；
2、,(2)自发反应必须在一定条件下才能实现。,自发反应：,注意：,在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的化学反应。,1、酸碱中和； 2、铁器暴露在潮湿空气中生锈； 3、甲烷和氧气的混合气体遇明火 就燃烧； 4、锌与CuSO4溶液反应生成Cu和 ZnSO4等。 这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的.,举例：,自发反应有方向性,一、反应焓变与反应方向,交流研讨（35页）,1、反应放热有利于反应自发进行,2、反应吸热也有可能自发进行,2、2NH4CI+Ba(OH)2=BaCI2+2NH3+2H2O 是自发的吸热的反应,例如： 1、硝酸铵溶于水,3、碳酸钙的分解,这些都是自发
3、的吸热过程,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。 有不少吸热反应也能自发进行。还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。,练习1: 已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： C(金刚石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol 关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是( ) A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低 D.金刚石比石墨能量低,AC,2、以
4、下自发过程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/mol C. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol D. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/mol,D,有序,混乱,交流研讨：,1、硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠、蔗糖溶解过程的热效应如何？,吸热,放热,几乎不变,2、它们溶解的过程都是自发的，与焓变有关吗？,无,3、你认为是什么因素决定了它们的溶解过程能自发进行？,熵,1、熵： 衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示
5、。混乱度越大，熵值越大。,3、对于同一物质： S（g）S（l）S（s）,2、在同一条件下，不同物质的熵不同。,1、单位:Jmol-1K-1,二、反应熵变与反应方向,注意：, 固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。 同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。 反应过程中生成气体和气体的物质的量增加的反应。,2、导致混乱度增加的一些因素,3、熵变：,反应前后体系熵的变化用S表示。,S = S反应产物 S反应物,混乱度增大（熵增加）,混乱度减小（熵减少）,研究表明：反应有由有序状态转变为无序状态的趋势，即混乱度增加（ S0）。且S越大，越有利于反应自发进行。,1、熵增加有利于反应自发进行,
6、2、熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,2Al(s) + Fe2O3(s) = Al2O3(s) + 2Fe(s) S=-39.4 Jmol-1K-1,HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) S0,小结：,熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。,结论:,即：S0有利于反应自发进行，但自发反应不一定是S0的反应,2H2O = 2 H2 + O2 ,电解,S0 非自发,小结：自发过程的变化趋势,1、能量趋于降低：,2、混乱度趋于增加,有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：,两种理想气体的混合可顺利自发进
7、行,（1）既不吸热也不放热的自发过程,H2,O2,O2 H2,（2）吸热的自发过程,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。由焓判据和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程。,三、焓变和熵变对反应方向的共同影响,反应自发进行方向的判据：,H -TS,H -TS 0, 自发进行,H -TS 0，可逆反应达平衡状态,H -TS 0，非自发进行,即：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向H -TS0的方向进行，直至达到平衡状态。,Tt+273 ( K ),自发,非自发,不一定,不一定,恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 H 0 H 0 S
8、0 S0,学以致用,低温自发、高温非自发,低温非自发、高温自发,H,S,G=H-TS,低温自发,高温自发,NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H 0 S 0,CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H 0 S0,判断反应什么条件下自发进行？,汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成的大气污染,有人提出通过 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 来处理汽车尾气。 已知室温（298K、101KPa）下： H = - 113.0 KJmol-1 S = -143.5 Jmol-1K
9、-1，该反应在室温下能否自发进行？,思考：如何加快反应速率？,一种汽车尾气净化器。,H-TS = - 69.68 KJmol-1 0, 因此，室温下反应能自发进行。,但该反应速率极慢。,1、2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g),H = -78.03 kJmol-1,S = 494.4 Jmol-1K-1,2、CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g),H = 110.5 kJmol-1,S = -89.36 Jmol-1K-1,判断下列反应室温下能否自发进行,H0，S0 ，则H-TS 0因此，室温下该反应能自发进行。,H0，S0 ，则H-TS 0因此，室温下该反应能自发进行。,3
10、、4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s),H = -444.3kJmol-1,S = -280.1 Jmol-1K-1,H (298K)= 178.2 kJmol-1,S (298K)= 169.6 Jmol-1K-1,4、CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g),H-TS =-444.3KJmol-1-298K （-0.2801KJmol-1K-1)=-360.8KJmol0 室温下能自发进行。,H-TS = 178.2KJmol-1-298K0.1696KJmol-1K-1 =127.7KJmol0 室温下不能自发进行。,1反应的自发性只能用于判
11、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，就不是焓变判断和熵变判断能解决的问题了。,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。,【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
12、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、过程的自发性的作用是 ( ) A判断过程的方向 B确定过程是否一定会发生 C判断过程发生的速率 D判断过程的热效应,A,4、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,5、下列说法正确的是 （ ） A.
13、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. 熵增加或者放热反应,C,D,7、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,8、某化学反应其H= 122 kJmol1，S=231 Jmol-1K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( ) A在任何温度下都能自发进行 B在任何温度下都不能自发进行 C仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行,A,9、对于反应4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)4Fe(OH)3(s) H444.3kJmol1 S280.1Jmol1K1在常温、常压下反应能自发进行，对反应的方向起决定性作用的是 ( ) A熵变 B温度 C压强 D焓变,D,
