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1、,第四节 化学反应进行的方向,1、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)生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动，其反方向也不会自动进行；,(3)生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。,一、自发过程和自发反应,1、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。,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。,(1)甲烷燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-802.3
2、kJ/mol,(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol,(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol,说明：(1)自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。 (2)自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器 ，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。 (3)非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。,二、化学反应进行方
3、向的判据,1、能量判据：自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量即H0)，这一经验规律就是能量（焓）判据。,如：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6 kJ/mol,即：通常情况，反应自发进行。,(1)室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。,(2)N2O5分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol,(3) 碳铵的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol,以上几种情况有什么共同点呢？,2、熵判据：自发过程的本质取向于由有序转变
4、为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是反应方向判断的熵判据。,熵：描述体系混乱度的物理量叫做熵，用S表示。反应前后物质的熵差用表示。,即：通常情况，反应自发进行。,熵值S越大，体系混乱度越大。 同一物质，S（g）S（l）S（s）,自发反应中的焓变和熵变的关系,1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。 2、吸热的自发过程是熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。 3、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。,如：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H=+175.6kJ
5、/mol,这是一个吸热反应，；但又是一个熵增的反应，。那么该怎么来判断这个反应是否自发呢？,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。,G=HTS,G 0的反应 不能自发进行,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。如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。,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
6、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。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。,例1：下列过程是非自发性的是( ) 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,例2：碳铵(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、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。 B、碳铵分解是因为外界给予了能量 C、碳铵分解是吸热反应，根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,例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性
7、的。 B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 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。,C,练习题：,1、科学家根据体系存在着力图使_ 和_的自然现象，提出了相互关联的_和_，为最终解决上述问题提供了必要的理论根据。试分别举一例_，_。,自身能量趋于“最低”,“有序”变为“无序”,能量判据,熵判据,铁在潮湿空气中生锈,硝酸铵溶于水,2、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/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,3、有关化学反应的说法，正确的是( ) A、自发反应都是放热反应 B、自发反应都是熵增大的反应 C、自发反应一定能实现 D、非自发反应在一定条件下能实现,D,
