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1、第第2 2章章 化学反应的方向、限度与速率化学反应的方向、限度与速率第第1 1节节 化学反应的方向化学反应的方向11.1.能利用焓变能利用焓变（H）判断反应进行的方向。）判断反应进行的方向。2.2.理解熵理解熵( (S) )的概念；能利用熵变的概念；能利用熵变( (S) )判断反应进行的方判断反应进行的方向。向。3.3.掌握焓变和熵变对反应方向的共同影响。掌握焓变和熵变对反应方向的共同影响。2像这样像这样在一定条件下不需在一定条件下不需外力作用就能自动进行的外力作用就能自动进行的过程过程, ,叫做自发过程。叫做自发过程。认识常见的自发过程认识常见的自发过程自然界中的水总是从高处往低自然界中的水
2、总是从高处往低处流，具有方向性。处流，具有方向性。3请结合生活经验举例说明能自发进行的过程。请结合生活经验举例说明能自发进行的过程。1.1.热量总是从高温物体向低温物体传递；热量总是从高温物体向低温物体传递；2.2.室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；3.3.墨水扩散；墨水扩散；4.4.食盐溶解于水；食盐溶解于水；5.5.火柴棒散落。火柴棒散落。4推测为什么这些过程能自发进行推测为什么这些过程能自发进行? ?热量总是从高温物体向低温物体传递；热量总是从高温物体向低温物体传递；墨水扩散；火柴棒散落；墨水扩散；火柴棒散落；趋向于从高能转向低能，或趋向于无秩序的散乱。趋向于从高能转向低能，或趋向
3、于无秩序的散乱。5学过的很多化学反应也具有方向性，试举例说明：学过的很多化学反应也具有方向性，试举例说明：1.1.煤气在空气中点燃就能燃烧；煤气在空气中点燃就能燃烧；2.2.酸碱混合就发生中和反应；酸碱混合就发生中和反应；3.3.铁器暴露在潮湿空气中容易生锈；铁器暴露在潮湿空气中容易生锈；4.4.甲烷和氧气的混合气体遇明火就能爆炸；甲烷和氧气的混合气体遇明火就能爆炸；5.5.锌与锌与CuSOCuSO4 4溶液反应生成溶液反应生成CuCu和和ZnSOZnSO4 4这些过程都是自发的，其逆过程是非自发的。这些过程都是自发的，其逆过程是非自发的。6一定温度和压强下一定温度和压强下, ,无需外界帮助就
4、能自动进行的反应。无需外界帮助就能自动进行的反应。 一、化学反应的方向一、化学反应的方向: :自发反应：自发反应：(1)(1)外界帮助：指除温度、压强以外的条件外界帮助：指除温度、压强以外的条件: :如通电、光照等。如通电、光照等。(2)(2)自发反应在自发反应在恰当条件恰当条件下才能实现。下才能实现。说明：说明：7观察以下能自发进行的化学反应的热化学方程式，观察以下能自发进行的化学反应的热化学方程式，体会并总结体会并总结这些自发反应的共同点是什么这些自发反应的共同点是什么? ?(1)(1)甲烷燃烧：甲烷燃烧：CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)+2
5、H(g)+2H2 2O(g) O(g) H= =802.3 kJ/mol802.3 kJ/mol(2)(2)氢氧化亚铁被氢氧化亚铁被O O2 2氧化：氧化：4Fe(OH)4Fe(OH)2 2(s)+O(s)+O2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)=4Fe(OH)O(l)=4Fe(OH)3 3(s)(s) H=-444.3 kJ/mol=-444.3 kJ/mol(3)(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l) O(l) H= =571.6 kJ/mol571.6 kJ/mol：放热反应：放热反应 H0 08二、焓
6、变与化学反应方向的关系二、焓变与化学反应方向的关系:根据焓变根据焓变H（能量）判断（能量）判断研究表明，研究表明，H0 0的放热反应多数能自发进行的放热反应多数能自发进行。这是一条经验规律这是一条经验规律即体系趋向于从高能状态即体系趋向于从高能状态转变为低能状态（稳定）。转变为低能状态（稳定）。9室温下冰块的融化；室温下冰块的融化；硝酸铵硝酸铵(NH(NH4 4NONO3 3) )的溶解；的溶解；NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+CH(s)+CH3 3COOH(aq)=CHCOOH(aq)=CH3 3COONHCOONH4 4(aq)+CO(aq)+CO2 2(g)+H(g)+H2 2O
7、(l)O(l) H= 37.30 kJ= 37.30 kJmolmol-1-1吸热过程有能自发进行的吗？吸热过程有能自发进行的吗？ NHNH4 4NONO3 3(s)=NH(s)=NH4 4+ +(aq)+NO(aq)+NO3 3- -(aq)(aq)CaCOCaCO3 3(s) = (s) = CaO(sCaO(s) + CO) + CO2 2(g) (g) 高温高温10H0 0的放热反应多数能自发进行，的放热反应多数能自发进行，但不绝对，吸热但不绝对，吸热反应也有能自发进行的。反应也有能自发进行的。说明说明: :反应焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，反应焓变是制约化学反应能否自发进
8、行的因素之一，但不是唯一的因素。但不是唯一的因素。11B B、D D练习练习1 1：下列过程不能自发进行的是（：下列过程不能自发进行的是（ ）A.A.天然气的燃烧天然气的燃烧 CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(g) O(g) H=802.3 kJ802.3 kJmolmol-1-1B.B.水由低处往高处流水由低处往高处流C.C.铁在潮湿空气中生锈（放热反应）铁在潮湿空气中生锈（放热反应）D.D.室温下水结成冰室温下水结成冰 E.NHE.NH4 4NONO3 3溶解于水溶解于水 F.NaClF.NaCl溶解于水溶解于水12
9、H H2 2O O2 2O O2 2 H H2 2有些自发过程与能量高低无关，用焓无法解释清楚。有些自发过程与能量高低无关，用焓无法解释清楚。例如：例如：同温同压条件下气体的混合同温同压条件下气体的混合研究发现决定反应能否自发进行的另一因素研究发现决定反应能否自发进行的另一因素熵。熵。熵是衡量一个体系熵是衡量一个体系混乱度混乱度的物理量，用符号的物理量，用符号S S表示。表示。13（2 2）同一物质在不同状态时熵值（同一物质在不同状态时熵值（S S）不同。）不同。符号符号S S，单位是，单位是J Jmolmol-1-1K K-1-1（1 1）熵值越大，体系的无序性越高，即混乱度越高。）熵值越大
10、，体系的无序性越高，即混乱度越高。1.1.认识认识“熵熵”三、熵变与化学反应方向的关系三、熵变与化学反应方向的关系:例如：例如：S(S(水蒸气水蒸气)S()S(液态水液态水)S()S(冰冰) )14指反应前后体系的指反应前后体系的熵的变化熵的变化叫做反应的熵变。叫做反应的熵变。所以：生成气体的反应，气体物质的量增多的反应，熵值所以：生成气体的反应，气体物质的量增多的反应，熵值增大。增大。S = ?= ?反应产物的总熵反应产物的总熵- -反应物的总熵反应物的总熵S0 0混乱度增大混乱度增大S)S( (液态液态)S( (固态固态) )15练习练习2 2：判断下列过程的熵变是大于零还是小于零？：判断
11、下列过程的熵变是大于零还是小于零？（1 1）H H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g) O(g) （2 2）CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s) + CO(s)=CaO(s) + CO2 2(g)(g)（3 3）NaOH(sNaOH(s)=)=NaNa+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq(aq) ) （4 4）N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)(g) 2NH2NH3 3(g)(g)S0 0S0 0S0 0S0 0高温高压高温高压催化剂催化剂16思考上述过程的方向性，体会熵变与反应的自发性有何关思考上述过程的方向性，体会熵变与反应的自发
12、性有何关系系? ?3.3.反应熵变与反应方向反应熵变与反应方向反应的反应的S越大越大, ,越有利于反应自发进行。越有利于反应自发进行。这也是一条经验规律这也是一条经验规律172Al(s)+Fe2Al(s)+Fe2 2O O3 3(s)=Al(s)=Al2 2O O3 3(s)+2Fe(s) (s)+2Fe(s) S=-39.4 J=-39.4 Jmolmol-1-1K K-1-1熵减小的反应在一定条件下能自发进行吗？熵减小的反应在一定条件下能自发进行吗？熵减小的反应在一定条件下也可能自发进行。熵减小的反应在一定条件下也可能自发进行。18研究表明，在研究表明，在温度、压强一定温度、压强一定的条件
13、下，反应方向是焓变、的条件下，反应方向是焓变、熵变共同影响的结果。反应方向的判据是熵变共同影响的结果。反应方向的判据是H - - TS。H - - T TS000 自发进行。自发进行。反应能反应能反应达到平衡状态反应达到平衡状态反应不能反应不能四、焓变、熵变共同决定反应的方向：四、焓变、熵变共同决定反应的方向：19在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向H -T-TS00 0 S00 H -T-TS 0 0 。2.2.H000 H -T-TS 0 0。3.3.H00 S000 S00 H -T-TS 0 0。根据根据H、S的正负，快速判断反应能否自发进行
14、？的正负，快速判断反应能否自发进行？00的反应多数能自发进行。的反应多数能自发进行。1.1.放热反应放热反应( (H0)0)多数能自发进行。多数能自发进行。3.3.焓变、熵变共同影响化学反应的方向。焓变、熵变共同影响化学反应的方向。 化学反应向化学反应向H-T-TS0 00故该反应在故该反应在298 K298 K时不能自发进行。时不能自发进行。若使该反应能自发进行，必须使若使该反应能自发进行，必须使H-T-TS00， 178.2 178.2 kJkJmolmol-1-1-T-T169.6 169.6 J Jmolmol-1-1K K-1-101051 KT1051 K提高温度即当温度提高温度即当温度T1051 KT1051 K时反应能自发进行时反应能自发进行30停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。31
