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1、第二单元化学反应的方向和限度第1课时判断化学反应方向的依据学学习目目标1.1.了解物了解物质变化化过程的自程的自发性。性。2.2.通通过“有序有序”和和“无序无序”的的对比，了解比，了解熵和和熵变的概的概念。念。3.3.初步了解初步了解焓变和和熵变对化学反化学反应方向的影响，能方向的影响，能用用焓变和和熵变解解释化学反化学反应的方向。的方向。一、自一、自发反反应1.1.自自发反反应：在一定温度和：在一定温度和压强强下，无需外界帮助就能下，无需外界帮助就能_的反的反应。2.2.特征：特征：(1)(1)具有由能量具有由能量_状状态向能量向能量_状状态转化的化的倾向。向。(2)(2)具有具有趋向于体
2、系混乱度向于体系混乱度_的的倾向。向。自自动进行行较高高较低低增大增大二、化学反二、化学反应自自发进行的判断依据行的判断依据1.1.焓变与反与反应的自的自发性的关系：性的关系：(1)(1)焓判据：判据：绝大多数大多数_(_(H_0)_0)都能自都能自发进行，且行，且反反应放出的放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。越完全。反反应的的_是制是制约化学反化学反应能否自能否自发进行的因素之一。行的因素之一。(2)(2)局限：并非所有自局限：并非所有自发进行的反行的反应都是放都是放热的，有些吸的，有些吸热反反应也能自也能自发进行。行。放放热反反应焓变 2.2
3、.熵变与反与反应的自的自发性的关系：性的关系：(1)(1)熵：衡量一个体系混乱度的物理量，用：衡量一个体系混乱度的物理量，用S表示。表示。(2)(2)特点。特点。体系的混乱度越大，体系的混乱度越大，熵值_。同一物同一物质的不同状的不同状态的的熵值：S(s)_(s)_S(l)_(l)_S(g)(g)。越大越大 液态液态 固态。固态。(4)(4)。分析：分析：反应正向、逆向的焓变、熵变符号相反。反应正向、逆向的焓变、熵变符号相反。2.2.下列下列对熵的理解不正确的是的理解不正确的是( () )A.A.同种物同种物质气气态时熵值最大，固最大，固态时熵值最小最小B.B.体系越有序，体系越有序，熵值越小
4、；越混乱，越小；越混乱，熵值越大越大C.C.与外界隔离的体系，自与外界隔离的体系，自发过程将程将导致体系的致体系的熵减小减小D.25D.25、1.01101.01105 5PaPa时，2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)是是熵增的增的反反应【解析解析】选选C C。体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大；。体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大；体系都有自发从有序转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，体系都有自发从有序转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，C C项错。项错。3.3.下列下列过程能用程能用焓判据解判据解释的是的是( () )
5、A A水水总是自是自发地由高地由高处往低往低处流流B.B.高温高高温高压下使石墨下使石墨转化化为金金刚石石C.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.D.多次洗牌以后，扑克牌毫无多次洗牌以后，扑克牌毫无规律地混乱排列的概率大律地混乱排列的概率大【解析解析】选选A A。水由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的。水由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向，属于焓判据。石墨转化成金刚石是吸热反应，转化过程倾向，属于焓判据。石墨转化成金刚石是吸热反应，转化过程不符合焓判据。不符合焓判据。C C、D D两项只能用熵判据解释。两项只能用熵判据解释。4.4.下列下列说法中正确的
6、是法中正确的是( () )A.A.凡是放凡是放热反反应都是自都是自发的，吸的，吸热反反应都是非自都是非自发的的B.B.自自发反反应一定是一定是熵增大，非自增大，非自发反反应一定是一定是熵减小或不减小或不变的的反反应C.C.自自发反反应在恰当的条件下才能在恰当的条件下才能实现D.D.自自发反反应在任何条件下都能在任何条件下都能实现【解析解析】选选C C。放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有。放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发的，些也是自发的，A A项错；自发反应的熵不一定增大，项错；自发反应的熵不一定增大，B B项错；过项错；过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要
7、看具体程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件，的条件，C C项正确，项正确，D D项错。项错。5.5.下列属于下列属于熵增增过程的是程的是( () )A.COA.CO2 2气体气体变为COCO2 2固体固体B.B.氨气和氨气和氯化化氢气体生成气体生成氯化化铵晶体晶体C.C.水蒸气凝水蒸气凝结成液成液态水水D.D.碳酸碳酸氢铵受受热分解生成二氧化碳气体、氨气和水蒸气分解生成二氧化碳气体、氨气和水蒸气【解析解析】选选D D。气体变为液体或固体，是熵减过程，固体变为。气体变为液体或固体，是熵减过程，固体变为液体或气体，是熵增的过程。液体或气体，是熵增的过程。6.6.某反某反应：
8、A=B+CA=B+C在室温下不能自在室温下不能自发进行，在高温下能自行，在高温下能自发进行，行，对该反反应过程程H、S的判断正确的是的判断正确的是( () )A.A.H00S000S00C.C.H000D.D.H00S00【解析解析】选选D D。该反应在室温下不能自发反应，而高温下能自。该反应在室温下不能自发反应，而高温下能自发进行。根据发进行。根据H和和S对反应方向的共同影响可推知：对反应方向的共同影响可推知：H00，S00。一、化学反一、化学反应进行的方向与行的方向与焓变、熵变的关系的关系1.1.与与焓变的关系：的关系：(1)(1)多数能自多数能自发进行的化学反行的化学反应是放是放热反反应
9、。如。如NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+HNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2 2O(l)O(l)H000(3)(3)还有一些吸有一些吸热反反应在室温条件下不能自在室温条件下不能自发进行，但在行，但在较高高温度下温度下则能自能自发进行。如行。如CaCOCaCO3 3(s) CaO(s)+CO(s) CaO(s)+CO2 2(g)(g)H00(4)(4)结论：能量：能量变化是一个与反化是一个与反应能否自能否自发进行有关的因素，行有关的因素，但不是决定反但不是决定反应能否自能否自发进行的唯一因素。行的唯一因素。高温高温=2.2.与与熵变的关系：的关系：(1)
10、(1)许多多熵增加的反增加的反应在常温、常在常温、常压下可以自下可以自发进行。如行。如2H2H2 2O O2 2(aq)=2H(aq)=2H2 2O(l)+OO(l)+O2 2(g)(g)S00(2)(2)有些有些熵增加的反增加的反应在常温、常在常温、常压下不能自下不能自发进行，但在行，但在较高温度下可以自高温度下可以自发进行。如行。如CaCOCaCO3 3(s) CaO(s)+CO(s) CaO(s)+CO2 2(g)(g)S00高温高温=(3)(3)少数少数熵减小的反减小的反应，它在一定条件下也可以自，它在一定条件下也可以自发进行。如行。如NHNH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+H
11、Cl(g)=NH4 4Cl(s)Cl(s)S00(4)(4)结论：熵变是与反是与反应能否自能否自发进行有关的又一个因素，但行有关的又一个因素，但不是决定反不是决定反应能否自能否自发进行的唯一因素。行的唯一因素。【点拨点拨】焓变、熵变与反应进行的方向焓变、熵变与反应进行的方向(1)(1)判断反应进行的方向，不能仅看焓变或仅看熵变。焓变、判断反应进行的方向，不能仅看焓变或仅看熵变。焓变、熵变虽然影响反应进行的方向，但二者都不是决定性因素，二熵变虽然影响反应进行的方向，但二者都不是决定性因素，二者与温度结合，才能最终判断反应进行的方向。者与温度结合，才能最终判断反应进行的方向。(2)(2)判断影响反
12、应方向的因素时需注意，焓变是指反应放热还判断影响反应方向的因素时需注意，焓变是指反应放热还是吸热，即是吸热，即H大于大于0 0还是小于还是小于0 0；熵变一般看反应前后物质的；熵变一般看反应前后物质的状态，即固态、液态生成气态物质，还是气态生成固态、液态状态，即固态、液态生成气态物质，还是气态生成固态、液态物质。物质。【微思考微思考】(1)NH(1)NH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)Cl(s)常温下可自常温下可自发进行，行，则影响反影响反应方向的主要因素是什么？方向的主要因素是什么？提示：提示：该反应是一个熵减的反应，故反应可自发进行的主要影该反应是
13、一个熵减的反应，故反应可自发进行的主要影响因素是焓变。响因素是焓变。(2)(2)对于反于反应2NO2NO2 2(g) N(g) N2 2O O4 4(g)(g)H00，从能量角度看，从能量角度看该反反应是自是自发的，从的，从熵变角度看角度看该反反应能否自能否自发进行？行？提示：提示：不能自发进行。放热反应，使物质的总能量降低，使反不能自发进行。放热反应，使物质的总能量降低，使反应有自发进行的趋势。而从熵变角度看，该反应的正反应使物应有自发进行的趋势。而从熵变角度看，该反应的正反应使物质的混乱度降低，是熵减小的反应。质的混乱度降低，是熵减小的反应。【过关题组过关题组】1.1.下列下列说法中不正确
14、的是法中不正确的是( () )A.A.体系有序性越高，体系有序性越高，熵值就越小就越小B.B.自自发过程可以程可以导致体系的致体系的熵增大增大C.C.吸吸热反反应不可以自不可以自发进行行D.D.同种物同种物质气气态时熵值最大最大【解题指南解题指南】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)(1)熵用来表示混乱度，体系越混乱，熵值越高；熵用来表示混乱度，体系越混乱，熵值越高；(2)(2)反应能否自发进行要综合焓变、熵变判断。反应能否自发进行要综合焓变、熵变判断。【解析解析】选选C C。体系越混乱，熵值越高，越有序，熵值越低，。体系越混乱，熵值越高，越有序，熵值越低，A A项正确；熵增
15、有利于反应自发进行，项正确；熵增有利于反应自发进行，B B项正确；有些吸热反应项正确；有些吸热反应也可以自发进行，也可以自发进行，C C项错；同种物质的熵值：项错；同种物质的熵值：S(s)(s)S(l)(l)S(g)(g)，D D项正确。项正确。2.(20142.(2014许昌高二昌高二检测) )下列自下列自发反反应可用可用焓判据来解判据来解释的是的是( () )A.2NA.2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H=56.7 kJmol=56.7 kJmol-1-1B.(NHB.(NH4 4) )2 2COCO3 3(s)=NH(s)=N
16、H4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g) H=74.9 kJmol=74.9 kJmol-1-1C.2HC.2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H=-286 kJmol=-286 kJmol-1-1D.CaCOD.CaCO3 3(s)(s)=CaO(s)+COCaO(s)+CO2 2(g)(g)H=178.2 kJmol=178.2 kJmol-1-1【解析】【解析】选选C C。C C项是放热反应，从焓变角度来看，放热反应有项是放热反应，从焓变角度来看，放热反应有利于反应自发进行。利于反应自发进行。【互互动探究探究】(1
17、)(1)试举例例证明明题1 1中中C C项是否正确。是否正确。提示：提示：不正确。如氯化铵和氢氧化钡反应是吸热反应，但能自不正确。如氯化铵和氢氧化钡反应是吸热反应，但能自发进行。发进行。(2)(2)题2 2中中C C选项在任何条件下都自在任何条件下都自发进行行吗？为什么？什么？提示：提示：不一定。因为该反应是熵减的反应，需要确定温度才能不一定。因为该反应是熵减的反应，需要确定温度才能确定反应是否自发进行。确定反应是否自发进行。【变式式训练】能用能用焓判据判断下列判据判断下列过程方向的是程方向的是( () )A.A.湿的衣服湿的衣服经过晾晒晾晒变干干B.B.硝酸硝酸铵溶于水溶于水C.100C.1
18、00时的水蒸气凝的水蒸气凝结成水成水D.25D.25、101 kPa101 kPa时2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H=56.7 kJmol=56.7 kJmol-1-1能自能自发进行行【解析解析】选选C C。A A项，水由液态变为气态，主要是熵判据；项，水由液态变为气态，主要是熵判据；B B项，项，由固体变为离子，主要是熵判据；由固体变为离子，主要是熵判据；C C项，是放热过程，主要是项，是放热过程，主要是焓判据；焓判据；D D项，反应吸热而自发，主要是熵判据。项，反应吸热而自发，主要是熵判据。二、复合判据二、复合判据1.1.
19、复合判据：体系能量降低和混乱度增大都有促使反复合判据：体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自自发进行的行的倾向。判断反向。判断反应的自的自发性必性必须综合考合考虑反反应的的焓变和和熵变。在恒温、恒在恒温、恒压时，(1)(1)H000，则反反应一定能自一定能自发进行；行；(2)(2)H00，S00，则反反应一定不能自一定不能自发进行；行；(3)(3)H00，S000，S00，反，反应可能自可能自发进行，也可行，也可能不自能不自发进行，与反行，与反应的温度有关。的温度有关。2.2.注意几种情况：注意几种情况：(1)(1)放放热的的熵增加的反增加的反应，能自，能自发进行。行。(2)(2)吸吸热的的熵
20、减少的反减少的反应，不能自，不能自发进行。行。(3)(3)放放热的的熵减少的反减少的反应，降低温度，有利于反，降低温度，有利于反应自自发进行。行。(4)(4)吸吸热的的熵增加的反增加的反应，升高温度，有利于反，升高温度，有利于反应自自发进行。行。【微思考微思考】(1)(1)符合符合“H000的化学反的化学反应在所有温度下反在所有温度下反应都能自都能自发进行行”条件的化学反条件的化学反应在常温下都能在常温下都能实际发生生吗？提示：提示：不一定，不一定，“H00”0”指的是在温度、压强一定的指的是在温度、压强一定的条件下反应自动发生的趋势，即反应发生的可能性，它并不能条件下反应自动发生的趋势，即反
21、应发生的可能性，它并不能说明在该条件下，可能自发进行的反应能否实际发生，因为反说明在该条件下，可能自发进行的反应能否实际发生，因为反应能否实际发生还涉及反应速率问题。应能否实际发生还涉及反应速率问题。(2)(2)熵增大，增大，熵减小的反减小的反应在一定条件下都能自在一定条件下都能自发进行，所以行，所以熵判据无意判据无意义，对吗？提示：提示：不对，大多数自发进行的反应是熵增大的反应，但有少不对，大多数自发进行的反应是熵增大的反应，但有少数熵减小的反应在一定条件下能自发进行，无规律可循。数熵减小的反应在一定条件下能自发进行，无规律可循。【过关题组】【过关题组】1.(20141.(2014武威高二武
22、威高二检测) )下列反下列反应过程中，程中，H00且且S00的的是是( () )A.NHA.NH3 3(g)+HCl(g)=NH(g)+HCl(g)=NH4 4Cl(s)Cl(s)B.CaCOB.CaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)C.4Al(s)+3OC.4Al(s)+3O2 2(g)=2Al(g)=2Al2 2O O3 3(s)(s)D.HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+HD.HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2 2O(l)O(l)【解解题探究探究】(1)(1)如何确定反如何确定反应过程中程中熵值的的变化
23、？化？提示：提示：主要从物质的状态来判断。一般固态、液态反应物生成主要从物质的状态来判断。一般固态、液态反应物生成气态物质时熵增，反之则熵减。气态物质时熵增，反之则熵减。(2)(2)能能仅依据依据焓变和和熵变判断反判断反应的方向的方向吗？提示：提示：不能，还要结合温度综合判断。不能，还要结合温度综合判断。【解析解析】选选B B。A A项放热、熵减，项放热、熵减，B B项吸热、熵增，项吸热、熵增，C C项放热、熵项放热、熵减，减，D D项放热、熵减。项放热、熵减。2.(20142.(2014淄博高二淄博高二检测) )对于化学反于化学反应能否自能否自发进行，下列行，下列说法中法中错误的是的是( (
24、) )A.A.若若H000，任何温度下都能自，任何温度下都能自发进行行B.B.若若H00S000S00，低温，低温时可自可自发进行行D.D.若若H00S000S00，高温时可自发进行。，高温时可自发进行。3.3.下列反下列反应中，常温常中，常温常压下一定不能自下一定不能自发进行的是行的是( () )A.2KClOA.2KClO3 3(s)=2KCl(s)+3O(s)=2KCl(s)+3O2 2(g) (g) H=-78.03 kJmol=-78.03 kJmol-1-1 S=+1 110 Jmol=+1 110 Jmol-1-1KK-1-1B.CO(g)=C(sB.CO(g)=C(s，石墨，石
25、墨)+ O)+ O2 2(g)(g)H=110.5 kJmol=110.5 kJmol-1-1S=-89.36 Jmol=-89.36 Jmol-1-1K-1-1C.4Fe(OH)C.4Fe(OH)2 2(s)+2H(s)+2H2 2O(l)+OO(l)+O2 2(g)=4Fe(OH)(g)=4Fe(OH)3 3(s)(s)H=-444.3 kJmol=-444.3 kJmol-1-1S=-280.1 Jmol=-280.1 Jmol-1-1KK-1-1D.NHD.NH4 4HCOHCO3 3(s)+CH(s)+CH3 3COOH(aq)COOH(aq)=COCO2 2(g)+CH(g)+CH
26、3 3COONHCOONH4 4(aq)+H(aq)+H2 2O(l)O(l)H=37.30 kJmol=37.30 kJmol-1-1S=+184.05 Jmol=+184.05 Jmol-1-1KK-1-1【解析】【解析】选选B B。反应吸热而熵减，则一定不能自发进行。反应吸热而熵减，则一定不能自发进行。【方法规律方法规律】反应是否自发进行时温度的判断反应是否自发进行时温度的判断可从如下角度去理解温度的因素：反应熵增而吸热，若要自发可从如下角度去理解温度的因素：反应熵增而吸热，若要自发则需要外界提供能量，故需在高温下才能自发；反应熵减而放则需要外界提供能量，故需在高温下才能自发；反应熵减而
27、放热，自发进行时不需要外界提供能量，故较低温度可自发。简热，自发进行时不需要外界提供能量，故较低温度可自发。简单可记为：放热则低温，吸热则高温。单可记为：放热则低温，吸热则高温。【提分必备关键点提分必备关键点】1.1.注意一个原注意一个原则：反：反应方向受方向受焓变和和熵变的共同影响，不能的共同影响，不能仅根据根据焓变或或熵变一个依据判断反一个依据判断反应的自的自发性。性。2.2.掌握一个判据：掌握一个判据：(1)(1)当当H000时，反，反应自自发进行。行。(2)(2)当当H00，S00时，反，反应不能自不能自发进行。行。(3)(3)当当H00，S000，S00时，反，反应在在较高温度下自高温度下自发进行。行。
