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1、新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 新课标人教版选修四新课标人教版选修四第四节化学反应进行的方向第四节化学反应进行的方向新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流； 墨水扩散，食盐溶解于水墨水扩散，食盐溶解于水如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？1、生活中的自发过程、生活中的自发过程 生活中电流总是从电位高的地方向电位低的
2、地方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；流动，其反方向也不会自动进行；生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮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。烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 化学反应的方向化学反应的方向1.自发过程自发过程:在在一定条件下一定条件下不需外力作用不需外力作
3、用就就能能自动进行自动进行的过程的过程. 自发过程的特征自发过程的特征：有明确的有明确的方向性方向性，具有，具有做功的本领。要逆转必须借助外界做功。做功的本领。要逆转必须借助外界做功。2.非自发过程非自发过程 ：在：在一定条件一定条件下，下，需要外界做需要外界做功功才能进行的过程。才能进行的过程。3. 自发反应自发反应:在在一定条件下一定条件下无需外界帮助就能无需外界帮助就能自动进行的反应自动进行的反应.新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 2、放热的自发反应、放热的自发反应(1)甲烷燃烧：甲烷燃烧：CH4
4、(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-802.3 kJ/mol(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/mol(4)Fe(OH)2：4Fe(OH)2 + O2(g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3 ; H 0（5）NH3 + HCl = NH4Cl H 0新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 3、吸热的自发过程、吸热的自
5、发过程 (1)室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。发的吸热过程。(2)N2O5分解：分解： 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/mol(3) 碳铵的分解：碳铵的分解：(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/mol新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 练习练习：判断自发与非自发（：判断自发与非自发（室温下室温下）（1）打开活塞，分液漏斗中的水流进烧杯打开活塞，分液漏斗中的水
6、流进烧杯 （2）镁带燃烧镁带燃烧 （3）氢气燃烧氢气燃烧 （4）水分解成水分解成H H2 2和和O O2 2过程过程 自发自发自发自发自发自发非自发非自发新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 判断化学反应方向的依据判断化学反应方向的依据思考：思考：高山流水为什么是自发过程？高山流水为什么是自发过程？对对于于化化学学反反应应，体体系系趋趋向向于于从从高高能能状状态态转转变变为为低低能能状状态态（这这时时体体系系会会对对外外做做功功或或者者释放热量释放热量H 0）因因此此：反反应应的的焓焓变变是是制制约约化化学
7、学反反应应是是否否自自发进行的因素之一。发进行的因素之一。新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 反应焓变与反应方向反应焓变与反应方向体系趋向于从体系趋向于从高能状态高能状态转变为转变为低能状态低能状态（这时（这时体系会体系会对外做功对外做功或者或者释放释放热量热量H 0H 0）。多数能自发进行的化学反应是放热反应，多数能自发进行的化学反应是放热反应，如常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化如常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热铁的反应是自发的，反应放热 4Fe(OH)2(s) +
8、 2H2O(l) + O2(g) = 4Fe(OH)3(s)； H=444.3KJ/mol一、一、 能量判据能量判据新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 但是，有不少吸热反应也能自发进行，但是，有不少吸热反应也能自发进行，如如 NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g) +CH3COONH4（aq）+H2O（l）；）； H（298K）=37.3KJ/mol 还有一些吸热反应在室温条件下不能自发还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行，进行，但在较高温度下则能自发进
9、行，如在室如在室温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行，温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度（但同样是这个吸热反应在较高温度（1200K）下则能自发进行。下则能自发进行。放热反应过程中体系能量降低放热反应过程中体系能量降低,因此具有因此具有自发进行的倾向自发进行的倾向,- 焓（焓（H）判据）判据新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 由此可见由此可见运用运用能量判据能量判据主要依据反应焓变，主要依据反应焓变，而焓变（而焓变（H）的确是一个与反应）的确是一个与反应能否自发进
10、行的因素，但不是决定能否自发进行的因素，但不是决定反应能否自发进行的反应能否自发进行的唯一因素。唯一因素。新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 火柴棒散落火柴棒散落墨水扩散墨水扩散由有序变为无序由有序变为无序同一种物质，其气态时会通过分子的扩散自同一种物质，其气态时会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物发形成均匀的混合物硝酸铵溶于水要吸热，但它能自发向水中硝酸铵溶于水要吸热，但它能自发向水中扩散扩散为了解释这样一类与能量状态的高低无关为了解释这样一类与能量状态的高低无关 的过程的自发性，提出了在自然界还存在的
11、过程的自发性，提出了在自然界还存在 着另一种能够推动体系变化的因素着另一种能够推动体系变化的因素熵熵新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 反应熵变与反应方向反应熵变与反应方向1、在密闭条件下，体系由有序自发地转变为在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向无序的倾向称为称为熵熵。2、符号用、符号用S表示。表示。3、熵值越大，体系混乱度越大。、熵值越大，体系混乱度越大。 同一物质，同一物质，S（g）S（l）S（s）。）。二、熵判据二、熵判据 与有序体系相比，无序体系与有序体系相比，无序体系“更加稳定更加稳
12、定”可以采取更多的存在方式。由大量粒子可以采取更多的存在方式。由大量粒子组成的体系中，用熵来描述体系的混乱。组成的体系中，用熵来描述体系的混乱。新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 4、熵变和熵增原理、熵变和熵增原理（1）熵变（）熵变（S） 化学反应中要发生物质的化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。 S=S反应产物反应产物S反应物反应物 产生气体的反应、气体物质的物质的量增产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（大的反应，
13、熵变通常都是正值（ S 0），），为熵增加的反应。为熵增加的反应。许多熵增反应在常温常压下许多熵增反应在常温常压下能自发进行，有些在室温条件下不能自发进行，能自发进行，有些在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。但在较高温度下则能自发进行。 （2）在与外界隔离的体系中，自发过程将导）在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理熵增原理。该。该原理是用来判断过程的方向的又一个因素，原理是用来判断过程的方向的又一个因素，又称为又称为熵判据熵判据。新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都
14、都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 5、焓判据和熵判据的应用、焓判据和熵判据的应用1、由焓判据知、由焓判据知 放热过程（放热过程（H0）常常是容易自）常常是容易自发进行；发进行；2、由熵判据知、由熵判据知 若干熵增加（若干熵增加（S0）的过程是自）的过程是自发的；发的； -10的液态水能自动结冰成为固态、铝热反应是熵的液态水能自动结冰成为固态、铝热反应是熵减反应，它在一定条件下也可自发进行。减反应，它在一定条件下也可自发进行。因此熵判因此熵判据判断过程的方向也是不全面的据判断过程的方向也是不全面的3、很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同、很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个
15、反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据应两个判据兼顾兼顾。由能量判据（以焓变为基础）和。由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的熵判据组合成的复合判据自由能复合判据自由能将更适合于所有将更适合于所有的反应过程。的反应过程。新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 三、焓变与熵变对反应方向的共同影响三、焓变与熵变对反应方向的共同影响 （复合判据（复合判据-自由能变化自由能变化）在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，
16、既可能与反应焓变（既可能与反应焓变（H）有关，又可能与反）有关，又可能与反应熵变（应熵变（S）有关。在温度、压强一定的条）有关。在温度、压强一定的条件下，我们要判别化学反应的方向要考虑件下，我们要判别化学反应的方向要考虑H、 S共同影响的结果。共同影响的结果。 反应焓变反应焓变(能量判据能量判据)反应方向反应方向 反应熵变反应熵变(熵判据熵判据) （复合判据（复合判据-自由能变化自由能变化）复合判据复合判据新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 1、体系自由能变化、体系自由能变化（符号（符号G，单位为，单位为
17、kJ/mol）综合考虑了焓变和）综合考虑了焓变和熵变对体系的影响：熵变对体系的影响： G=HTS 这是恒温恒压下判断化学反应自发进行的判这是恒温恒压下判断化学反应自发进行的判据，它不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，据，它不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，由上述关系式可推知：由上述关系式可推知：2、反应进行方向的判断方法：、反应进行方向的判断方法： G =HTS0 (即即H0)的反应的反应能自发进行。能自发进行。 G =HTS=0 反应达到平衡状态反应达到平衡状态 G= HTS0 (即即H0, S0, S0 ,或或H0 ,S0 时时,反应是否自发反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响
18、为主，高进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时，熵变影响为主，而温度影响的大小要温时，熵变影响为主，而温度影响的大小要H、S的具体数值而定。的具体数值而定。新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 3、吉布斯自由能判断反应自发进行的方向、吉布斯自由能判断反应自发进行的方向 G= H -TS NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H0 S 0 S0判断这两个反判断这两个反应什么条件下应什么条件下自发进行自发进行低温可行低温可行高温可行高温可行新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网
19、 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 典例剖析典例剖析 例例1 下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是 （ ）A、水由高处向低处流；、水由高处向低处流； B、天然气的燃烧；、天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；、铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰、室温下水结成冰例例2 碳酸铵碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是产生氨气，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，使体系的熵、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；增大；B、其分解是因为外界给予了能量；、其分解是因为外界给
20、予了能量；C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；、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。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 例例3、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （ ）A、放热反应一定是自发进行的反应；、放热反应一定是自发进行的反应；B、吸热反应一定是非自发进行的；、吸热反应一定是非自发进行的；C、自发进行的反应一定容易发生；、自发进行的反应一定容易发生；D、有些吸热反应也能自发进行。、有些吸热反应也能自发进行。例例4、
21、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）； H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是，自发进行的原因是 A、是吸热反应；、是吸热反应；B、是放热反应；、是放热反应；C、是熵减少的反应；、是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。、熵增大效应大于能量效应。DD新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 例例5：下列说法正确的是：下列说法正确的是( )A、凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发性的、凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发性的B、自发
22、反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变不变C、自发反应在恰当条件下才能实现。、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。、自发反应在任何条件下都能实现。 C 新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 练习题：练习题：1、科学家根据体系存在着、科学家根据体系存在着_和和_的自然现象，提出了相互关联的的自然现象，提出了相互关联的_和和_，为最终解决上述问题提供了必，为最终解决上述问题提供了必要的理论根据。试分别举一例要的理论根据。试分别举
23、一例_，_。自身能量趋于自身能量趋于“最低最低”“有序有序”变为变为“无序无序”能量判据能量判据熵判据熵判据铁在潮湿空气中生锈铁在潮湿空气中生锈硝酸铵溶于水硝酸铵溶于水2、以下自发反应可用能量判据来解释的是、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、硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网
24、网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 3下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是 ( ) A化学反应总是伴随着能量变化的化学反应总是伴随着能量变化的 B能够自发进行的反应不一定都是放能够自发进行的反应不一定都是放热反应热反应 C只有放热反应才能够自发进行只有放热反应才能够自发进行 D能够自发进行的反应就一定能够发能够自发进行的反应就一定能够发生并完成生并完成4下列物质中，熵值下列物质中，熵值(S)最大的是最大的是 ( ) A金刚石金刚石 BCl2(l) CI2(g) DCu(s)ABC新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师
25、师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 5水在水在273 K、101105Pa时可转化为固态，时可转化为固态，在在373 K时则又可转化为气态。若分别用时则又可转化为气态。若分别用S(g)、S(1)、S(s)表示水的气、液、固三种状态的熵值表示水的气、液、固三种状态的熵值，则下列表达式中，正确的是，则下列表达式中，正确的是 ( ) AS(g)S(1)S(1)S(s) CS(g)S(1)= S(s) DS(g)S(s)S(1)6、有关化学反应的说法，正确的是、有关化学反应的说法，正确的是( )A、自发反应都是放热反应、自发反应都是放热反应B、自发反应都是熵增大的反应、自发反应都是熵增大
26、的反应C、自发反应一定能实现、自发反应一定能实现D、非自发反应在一定条件下能实现、非自发反应在一定条件下能实现DB新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 7已知反应已知反应2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (1) H = _2858 kJmol-1，下列结论中，下列结论中，正确的是正确的是 ( ) AE(反应物反应物)E(生成物生成物) BE(反应物反应物)E(生成物生成物) C反应放热反应放热 D反应吸热反应吸热AC新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师
27、 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 8下列热化学方程式中，放出的热量最多的下列热化学方程式中，放出的热量最多的是是 ( ) ACH4 (g)+2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (1) H B2CH4 (g)+4O2 (g) =2CO2(g)+4H2O (1) H CCH4 (g)+2O2 (g) =CO2(g)+2H2O (g) H D2CH4 (g)+4O2 (g) =2CO2(g)+4H2O (g) HB新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 9在在25、101105 Pa条件下，反
28、应条件下，反应2N2O5(g)= 4NO2(g)+O2(g) H= +56.7kJ/mol能够自发进行。从能量上分析，生能够自发进行。从能量上分析，生成物的总能量比反应物的总能量成物的总能量比反应物的总能量 ，从反应，从反应前后的熵值看，反应后的熵值前后的熵值看，反应后的熵值 (填填“增加增加”、“减小减小”或或“不变不变”)。大大增加增加新新新新 课课课课 标标标标 资资资资 源源源源 网网网网 老老老老 师师师师 都都都都 说说说说 好好好好 ! ! ! ! 10、某化学反应其某化学反应其H= -122 kJmol-1，S= 231 Jmol-1K-1，则此反应在下列哪种情况下可，则此反应在下列哪种情况下可自发进行自发进行 ( ) A在任何温度下都能自发进行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在任何温度下都不能自发进行 C仅在高温下自发进行仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行仅在低温下自发进行A
