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1、第二章 化学反应速率和化学平衡 第四节 化学反应进行的方向（1）探究一 自发过程和自发反应问题导引如图打开活塞，左侧水会自发地流向右侧，直到两边水面相平。1下列反应可以自发进行：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)；2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)；2Al(s)6HCl(aq)=2AlCl3(aq)3H2(g)；CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(aq)。上述反应是吸热反应还是放热反应？试从能量角度归纳自发反应的特征。提示：这些反应都是放热反应，即体系趋向于从高能状态变为低能状态，这是自发反应的特征之一。2我们知道，固体硝酸铵溶于水要吸热，
2、室温下冰块的溶解过程要吸热，Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应要吸热，这些过程或反应都是自发的，是什么因素决定它们能自发进行？试归纳自发反应的另一特征。提示：上述自发过程或反应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的影响，即体系有从有序自发地转变为无序的倾向，这是自发反应的特征之一。3为什么日常用的铁器会生锈，铜会长出铜绿，而铁锈不会变为铁，铜绿不会变为铜呢？试归纳自发反应的另一特征。提示：金属腐蚀是一个放热的自发过程，而金属化合物变为单质是一个非自发过程。即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应的方向在该条件下肯定不自发。即自发反应具有方向性，这是自发反应的特征之一
3、。名师精讲自发反应的特征(1)自发反应是自发过程的一种。自发过程不用借助于外力就能自发进行。(2)自发反应的特征是：体系趋向于由高能状态转变为低能状态；在密闭条件下，体系从有序自发转变为无序；具有方向性。【例题1】 下列过程是非自发的是()A水由高处向低处流 B煤炭的燃烧C铁在潮湿空气中生锈 D室温下水结成冰解析：自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。答案：D方法技巧在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程是自发过程；在给定的一组条件下，一个反应可以自发进行达到显著程度的反应是自发反应。在一定条件下，需持续借助人为作用
4、才能进行的过程是非自发过程。变式训练1吸热反应一定是()A非自发的化学反应B释放能量C储存能量D反应需要加热解析：吸热反应有的是自发的，有的也不需要加热，如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应是自发的吸热反应。答案：C探究二 化学反应进行方向的判据问题导引一盒火柴散落在地上，会发现原先排列规则的火柴变得混乱不堪，其混乱的程度增大。那么它能再自动规则排列吗？NH4HCO3在室温下会自动分解生成NH3、CO2和H2O，那么NH3、CO2和H2O能自动合成NH4HCO3吗？怎样判断某一过程能否自动发生呢，请结合所学知识探究下列问题。1合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g
5、)H92.2 kJmol1，S198.2 Jmol1K1。(1)请你根据正反应的焓变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？(2)请你根据正反应的熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？(3)请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？提示：(1)能。正反应为放热反应，由高能状态到低能状态，可自发进行。(2)不能。正反应为气体体积减小的反应，S0，混乱度减小，不能自发。(3)能。GHTS92.2 kJmol1298 K(198.2)103kJmol1K133.136 4 kJmol10，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。2试判断下列反应在一定条件下能否自发进
6、行。若能进行，需控制什么条件？(1)Mg(s)2HCl(aq)=MgCl2(aq)H2(g)(2)CO(g)=C(石墨，s)O2(g)H110.5 kJmol1，S89.36 Jmol1K1(3)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJmol1，S169.6 Jmol1K1提示：(1)该反应的H0，S0，则GHTS0，故不论在什么温度下，该反应都能自发进行。(2)GHTS110.5 kJmol1T89.36103 kJmol1K10，故不论在什么温度下，该反应都不能自发进行。(3)室温下，GHTS178.2 kJmol1298 K169.6103kJmol1K1128 kJ
7、mol10，因此，室温下该反应不能自发进行；如要使反应自发进行，则应使HTS0，则TH/S178.2 kJmol1/0.169 6 kJmol1K11 051 K。名师精讲自发反应的判断(1)利用焓判据或熵判据单独判断化学反应的方向时，都有一定的局限性。在判断反应进行的方向时要综合考虑焓判据和熵判据，不能简单地单一使用。(2)过程的自发性只是一种趋势，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。(3)化学反应进行的方向与自由能变化的关系：焓变和熵变判断化学反应方向的复合判据称为体系的自由能，用G表示。自由能的变化(符号G，单位kJmol1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影
8、响GHTS。用自由能的变化判断化学反应自发性的判据，它不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。用自由能的变化判断反应的方向规律如下：GHTS0反应能自发进行GHTS0反应达到平衡状态GHTS0反应不能自发进行【例题2】 下列说法正确的是()A在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向解析：A
9、项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。答案：B借题发挥焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但又都不能独立地作为反应自发性的判据。要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响。变式训练2分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1BAg(s)Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJmol1CHgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJmol1DH2O2(l)= O2(g)H2O(l)H98 kJmol1解析：对于A项，H0，S0，HTS0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，H0，S0，在较低温度下，HTS0，即反应温度不能过高；对于C项，H0，S0，若使反应自发进行，即HTS0，必须升高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，H0，S0，在任何温度下，HTS0，即在任何温度下反应均能自发进行。答案：D
