高中化学-化学反应进行的方向

思考:
这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？
2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
两个反应都是混乱度增大的反应。 熵增，△S＞0，有利于自发反应
导致熵增(△S＞0）的一些因素
2、自发反应：在一定条件下无须借助外界帮助就能自发 进行的反应。 不自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行 的反应
1.下列过程和反应属于自发进行的是( ACEGIJ)
A. 物体由高处自由下落 B. 电解水 C、钠与水反应 D. 电动水泵将水由低抽到高处 E、氢气与氧气点燃生成水 F、在室温下水结成冰 G、一缕花香可以溢满居室 I、一滴墨水染红一盆清水 J、铁在潮湿空气中发生锈蚀 K、石灰石的分解
2.下列关于自发过程的叙述中，正确的是（ C ）
A. 只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自 发过程；
B. 需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程；
C. 同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发 进行的可能；
D. 非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程。
注意
1．自发性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。
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) Fe(s) …… Fe2O3 (s)
△H= -636.1 kJ·mol-1 △H= -790.7 kJ·mol-1
共同点——放热反应 △H＜0
二、化学反应进行方向的判据
1、能量判据（焓判据）
反应物的总能量高
放 热 △H＜0 反 应
生成物的总能量低
2．非自发过程并不代表一定不能发生。如果允许外 界对体系施加某种作用，就可能发生。
二、自化发反学应反应进行方向的判据
Cu和AgNO3反应 NaOH和HCl反应 Na投入H2O中
铁生锈
NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1 Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag (s) △H= -181.75 kJ·mol-1
∆S<0
低温下
所有温度下
反应自发进行 反应不能自发进行
3.在一定条件下，对于反应：mA(g)+n(B)⇌ p C(g)+q D(g),C的百分含量(C%)与温度、压强 的关系如图所示,下列该反应的△H、△S判断
正确的是( A )
A．ΔH<0，ΔS>0 C．ΔH>0，ΔS>0
B．ΔH>0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS<0
1、同一物质状态改变：
熵增
熵增
固态
液态
气态
2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。
3、反应过程中气体物质的量增多的反应。
4. 生成气体的反应。
思考：自发反应一定是熵增加的反应吗？
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=－39.35J•mol-1•K-1
铝热反应（ △S＜0）也能自发反应。
反应能自发进行 反应不能自发进行 反应达到平衡状态
三、复合判据
焓变
H<0 H>0 H<0 H>0
熵变
S>0 S<0
S<0 S>0
化学反应能否自发进行
自发进行 不自发进行
不能定性判断 不能定性判断
△S
∆H<0
∆H>0
∆S>0
∆S>0
所有温度下
高温下
反应自发进行 反应自发进行
△H
∆H<0
∆H>0
∆S<0
结论：△S > O，有利于反应自发进行，自发反应不一 定要△S > O。
3、复合判据
研究表明：在温度、压强一 定的条件下，化学反应自发进行 方向的判据是
△G = △H - T△S
美国物理化学家吉布斯
G--吉布斯自由能 T--绝对温度，单位为K
反应进行方向的判断方法：
△G = △H - T△S ＜ 0 △G = △H - T△S ＞0 △G = △H - T△S ＝0
电流总是自发地从高电势
流向低电势——有趋向于最
低电势状态的倾向。
低电势状态
生活中的自发反应
Na投入H2O中
铁生锈
生活中的自发反应
Cu和AgNO3反应
NaOH和HCl反应
一、自发过程与自发反应
1、自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自发 进行的过程。 非自发过程：在一定条件下，需要持续外力作用才能维持 进行的过程。 (利用水泵可将水从低处流向高处)
冰块融化
品红在水中扩散
蒸汽扩散
火柴散落
你能解释蒸汽扩散和火柴 混乱的真正原因吗？
有序
火柴散落
混乱
有序排列的火柴散落时自发地成为无序排列 ——趋向于体系混乱度增大
克劳修斯 （德国）
2、熵判据
（1）熵:描述体系混乱度的物理量 符号：S 单位：J·mol-1·K-1
体系混乱度越大，熵值越大； 体系混乱度越小，熵值越小。
1050.7
不能 能
应用判据解决问题
根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与是 能否自发进行
1）H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) △H= - 57.3kJ·mol-1 放热 自发 △S=+80.7J·mol-1·K-1 熵增
2）TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) △H=ຫໍສະໝຸດ Baidu161.9kJ·mol-1 吸热 △S= -38.4J·mol-1·K-1熵减
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
自然界中有许多能自然而然发生的现象， 请同学们联系生活知识，
列举一些能自发进行的例子？
生活中的自发过程
高能状态
水总是自发地从高处往
高
低处流——有趋向于最低能
山
量状态的倾向。
流
水
低能状态
利用水泵可将水从低处流向高处
生活中的自发过程
高电势状态
能量判据（焓判据）∶ 自发过程的体系趋向于从 高能状态转变为低能状态 （△H ﹤0）。
即△H＜0的反应有自发进行的倾向。
多数能自发进行的化学反应是 放热反应
思考：自发反应一定要△H < O ？
2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g)
△H=+56.7kJ/mol
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
(2)熵增原理(又称为熵判据). 体系有自发向混乱度增加的方向变化的 倾向。(即熵增△S＞0)
△S=S生成物总熵－S反应物总熵 △S越大，越有利于反应自发进行
熵值最大
熵值最小
规律:（1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大 （2）同一条件：不同物质的熵值不同；
（3）物质的存在状态：S(g) > S(l) > S(s)。
不自 发
3）NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) △H= -176.9kJ·mol-1 放热 自发 △S= -284.3J·mol-1·K-1 熵减
4）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g )△H=+178.2kJ·mol-1 吸热
高温自发， 低温不自
△S=+169.6J·mol-1·K-1 熵增 发
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4（aq）+H2O （l）；
△H（298K）=＋37.3KJ/mol
结论：△H < O有利于反应自发进行,但自发反应不一 定要△H < O
注意： （1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现 要看具体条件； （2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进 行，与化学反应速率无关。 （3）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素， 但不是唯一因素