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1、 第二单元 化学反应的方向和限度 自发进行的化学反应 Na投入H2O中 铁生锈 高处水向低处流是一个可自动进行 的过程，那么低处水可以流至高处吗 ？ 在“低水高流”的过程中一旦外界 停止做功，该过程还能继续进行下 去吗？ 思考与交流 自发过程：在一定条件下，不需要外力作 用就能自动进行的过程； 非自发过程：在一定条件下，需要外力帮 助才能实现的过程。 请尽可能多地列举你熟知的自发过程。 交流与讨论 一 自发反应:在一定温度和压强下，无需 外界帮助就能自动进行的反应，我们称之 为自发反应。 一定温度T和压强P的目的：引发反应； 外界帮助指:通电、光照等； 以上自发反应的共同点放热反应 H0 自然
2、界中的许多自发过程，无论是 物理过程还是化学过程，都有由能量较 高状态向能量较低状态转化的倾向。 （能量越低越稳定） 高能态低能态+能量 化学反应的方向 能量判据 （焓判据） 对于化学反应而言，放热反应就是一个由 高能态向低能态变化的过程，因此，绝大多数 放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越 多，体系能量降低得越多，反应越完全。 所以H0 的反应有自发进行的倾向， 焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之 一。 化学反应的方向 二 判断化学反应方向的依据 1 焓判据： 自发反应有趋向于使体系的能量降低的倾向。 即H0 的反应有自发进行的倾向。 且H数值越大，越有利于反应的自发进行。 交流与讨
3、论 “只有放热反应才可以自发进行，吸热 反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？ 化学反应的方向 判断下列过程中能量的变化情况： 吸热 请观察：这些物质的规则性、微粒间无规则 排列程度有没有改变呢？如何改变？ 1、冰融化成水 2、NH4Cl（s）+Ba(OH)2.8H2O(s) =2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 3、硝酸氨溶于水 NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3-(aq) 体系的混 乱度增大 熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S 除热效应外，决定化学反应能否自发进行的 另一个因素是体系的混乱度（微粒间无规则排 列程度）。大多数自发过程有趋向于体系混乱度 增
4、大的倾向. 体系混乱度越大，熵值越大，即体系混乱度越大，熵值越大，即S S值越大。值越大。 熵变：反应前后体系熵的变化。符号：S S0 ：体系的混乱度增大； S0 的反应有自发进行的倾向. 且S越大，越有利于反应的自发进行。 S=S（产物）S（反应物） 根据你已有的知识经验，判断下列过程的 熵变大于零还是小于零。 H2O(s)H2O(l)H2O(g) NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq) CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 高温 N2(g)+3H2（g）2NH3(g) 问题解决 S0 S0 S0 S0还是0 S0 S0 S0 检测练习: 小结： 综上所述,体系能量降
5、低和混乱度增加都 有促使反应自发进行的倾向,即焓变和熵变共 同制约着化学反应进行的方向。 要正确判断一个化学反应能否自发进行, 必须综合考虑反应的焓变H和熵变S。 体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵 变对反应体系的影响： G = H-TS（为热力学 温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用G判断化 学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学。 0 ，一定能自发进发进 行 G = HTS 0 ，达到平衡状态态 0 ，一定不能自发进行 例题：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)， H（298K）=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1 请通过计算说明该反应在常
6、温能否自发进行，在什么温 度下能自发进行。 常温下： G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jmol-1K-110-3 =127.7kJmol-1 所以，该反应在常温下不能自发进行。 若要让该反应自发进行，则G0，设温度为T，代入 公式，求得T=1051K 所以，该反应在1051K以上能自发进行。 焓变焓变熵变熵变化学反应应能否自发发 进进行 H0S0 H0S0 H0S0 H0S0 一定自发发 一定非自发发 低温自发发 高温自发发 G = HTS NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) 低温可行 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 高温可行 汽车尾气的主要污染物是一氧
7、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-1 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。但该反应速率极慢。 1、实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应 。对此说法的理解的叙述中，正确的是（ ） A、所有
8、的放热反应都是自发进行的 B、所有的自发反应都是放热的 C、焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 D、焓变是决定反应是否具有自发性的判据 2、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 D C 课堂练习 3、25和1.01105Pa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、是熵减小的反应 D、熵增大效应大于能量效应 4、某反应其H=-122kJ/mol， S=-231J.mol-1.K-1，则 此反应在下列哪些情况下可自发进行（ ） A、在
9、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 D D 5下列说法不正确的是 A. 焓变是个与反应能否自发进行有关的因素，多 数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 检测练习: 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。 小结： A、相同条件下，自发变化的逆过程是非自 发过程； B、自发变化或非自发变化是在给定条件下 而言的，若条件改变，自发过程可非自发 过程，而非自发过程可自发过程； C、减焓、增熵有利于反应的进行。
