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1、化学反应进行的方向化学反应进行的方向 问题问题: :科学家是怎样根据什么原理来判断一个化学反应能否发生？科学家是怎样根据什么原理来判断一个化学反应能否发生？ 科学家根据体系存在着力图使自身能量科学家根据体系存在着力图使自身能量“最低最低”和由和由“有序有序”变变“无序无序”的自的自然现象，提出了相关联的能量判椐和熵然现象，提出了相关联的能量判椐和熵判椐，为最终解决上述问题提供了依据。判椐，为最终解决上述问题提供了依据。小组探讨小组探讨: :不借助外力自发进行的自发过程的特点。不借助外力自发进行的自发过程的特点。1、能量判椐：体系趋于从高能态变为低能态。、能量判椐：体系趋于从高能态变为低能态。问
2、题：同学们在相互探讨一下由“有序”变“无序”的自然现象，举例说明。 2 2、熵判椐：在密闭条件、熵判椐：在密闭条件下，体系有由有序自发下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。地变为无序的倾向。“熵熵”是德国物理学家克劳修斯在年创造的一个术语，他是德国物理学家克劳修斯在年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么，这个系统的熵就达到最大值。均匀地分布，那么，这个系统的熵就达到最
3、大值。热力学第二定律告诉我们，能量转换只能沿着一个方向进行，热力学第二定律告诉我们，能量转换只能沿着一个方向进行，总是从高能量向低能量转换，从有序到无序，人类利用这个过程让总是从高能量向低能量转换，从有序到无序，人类利用这个过程让能量做功，同时系统的熵增加，熵是一个描述系统状态的函数。熵能量做功，同时系统的熵增加，熵是一个描述系统状态的函数。熵增加的过程，就意味着能量耗散了，从有用的能量转化向对人类无增加的过程，就意味着能量耗散了，从有用的能量转化向对人类无用的能量。用的能量。思考思考1 1：气态、固态、液态三者熵值大小。：气态、固态、液态三者熵值大小。熵值：气态熵值：气态 液态液态 固态。固
4、态。根据熵判椐，在密闭条件下，体系有由有序自发根据熵判椐，在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。气态熵值大，反应沿着从有序地变为无序的倾向。气态熵值大，反应沿着从有序到无序方向进行。到无序方向进行。思考2：发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵判椐进行解释？早在一个世纪之前，在无数化学家的辛勤努力下，发现绝早在一个世纪之前，在无数化学家的辛勤努力下，发现绝大多数放热的化学反应都能自发地进行。因此提出用反应大多数放热的化学反应都能自发地进行。因此提出用反应的焓变（的焓变（HH）作为判断反应自发性的依据。这样就得出：）作为判断反应自发性的依据。这样就得出：若若HH0 0，正向反应能自发进
5、行；若，正向反应能自发进行；若HH0 0，正向反应不，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。并进一步提出，能自发进行，而逆向反应能自发进行。并进一步提出，HH的负值越大，放热越多，则反应越完全。因为反应进的负值越大，放热越多，则反应越完全。因为反应进行时若放热，则体系的能量必然降低。放出的热量越多，行时若放热，则体系的能量必然降低。放出的热量越多，则体系的能量降低得越多。因此，反应体系有趋向于最低则体系的能量降低得越多。因此，反应体系有趋向于最低能量状态的倾向。能量状态的倾向。3 3、焓变（焓变（HH）作为判断反应自发性的依据：若）作为判断反应自发性的依据：若HH0 0，正向反应能自发进
6、行；若，正向反应能自发进行；若HH0 0，正向反，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。熵值作为判断反应自发性的依据：在化学变化中，熵值作为判断反应自发性的依据：在化学变化中，体系趋向于最大无序的方向进行。体系趋向于最大无序的方向进行。强调：强调：过程的自发性只能用于判断过程的方向，不过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程一定会发生和过程发生的速率。在实际能确定过程一定会发生和过程发生的速率。在实际的化学变化中，体系趋向于最低能量状态的倾向与的化学变化中，体系趋向于最低能量状态的倾向与体系趋向于最大无序的倾向有时会出现矛盾。判断体系趋向于最
7、大无序的倾向有时会出现矛盾。判断某种变化是否能够自发进行，要权衡这两种倾向，某种变化是否能够自发进行，要权衡这两种倾向，有时可能是最低能量为主要因素，有时可能是最大有时可能是最低能量为主要因素，有时可能是最大无序起了主导作用，因此必须根据具体情况进行具无序起了主导作用，因此必须根据具体情况进行具体分体分析，做出切合实际的结论。析，做出切合实际的结论。 反应热反应热熵值熵值所属反应的自发性所属反应的自发性反应举例反应举例放热放热放热放热吸热吸热吸热吸热增大增大减小减小增大增大减小减小任何温度都自发进行任何温度都自发进行较低温时自发进行较低温时自发进行高温时自发进行高温时自发进行任何温度都不能自发
8、进行任何温度都不能自发进行2H2H2 2O O2 2（l l）=2H=2H2 2O O（l l）+O+O2 2（g g）N N2 2（g g）+3H+3H2 2（g g）=2NH=2NH3 3（g g）CaCOCaCO3 3（s s）=CaO=CaO（s s）+CO+CO2 2（g g）结束语：结束语：由能量判椐和熵判椐做出的复合判椐更适合于所有由能量判椐和熵判椐做出的复合判椐更适合于所有过程，这些内容已远远超出初等化学的要求，无法过程，这些内容已远远超出初等化学的要求，无法用有限的篇幅来阐述、说明，只能给同学们留下言用有限的篇幅来阐述、说明，只能给同学们留下言犹未尽的遗憾，希望同学们通过大学课程进一步学犹未尽的遗憾，希望同学们通过大学课程进一步学习。习。再 见
