第四五讲化学反应的方向和限度优秀课件
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第四五讲化学反应 的方向和限度
【学习目标】 1、理解焓变与反应方向的关系。 2、了解“熵”和“熵变”的概念，
知道化学反应中存在熵变。 3、理解熵变与反应方向的关系。 4、能综合运用焓变与熵变，判断
化学反应进行的方向。
Байду номын сангаас
化学反应的方向
研 究 化 化学反应进行 学 的快慢问题 反 应 化学反应进行
的程度问题
1、反应方向与条件有关，不能随意将常温、 常压下的结论用于其他温度、压强下。
2 、∆H—T∆S这个判据只能用于一定温度，
压强条件下的反应
3、 ∆H—T∆S这个判据指出的是在温度、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，它并不能说明在该条件下 可能自发进行的反应能否实际发生。
【思考与交流】 判断这两个反应什么条件下自发进行
如——汽车尾气处理反应： 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)
随堂练习 1.下列说法完全正确的是（ D ）
A.放热反应均是自发反应 B.ΔS为正值的反应均是自发反应 C.物质的量增加的反应，ΔS为正值 D.自发反应也需要一定条件 2.下列过程中熵增加的是（ AC）
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=－39.35J•mol-1•K-1
结论：△S > O有利于反应自发进行， 自发反应不一定要△S > O
熵变是反应能否自发进行一 个因素,但不是惟一因素。
三、复合判据（自由能变化）
△H—T △S
△H—T △S<0 时，反应自发进行 △H—T △S >0时，反应不自发进行 △H—T △S =0时，平衡状态
NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)
△H＜0 △S < 0
低温可自发
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
△H >0 △S>0
高温可自发
知识总结
化学反应的方向
共同影响
反应焓变
反应熵变
吸热
放热
熵增
熵减
焓减小有利于反应自发， 熵增大有利于反应自发
思考：ΔH －TΔS＜0的反应一定能自发 发生吗？ ΔH －TΔS＜0只是说明在一定条件下该 反应有自发发生的趋势，即反应发生的 可能性，并不能说明能实际发生，反应 能否实际发生还涉及反应速率问题。
自发反应一定要△H < O ？
△H= ＋56.7kJ/mol △H= ＋74.9kJ/mol
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) △H= ＋37.30kJ/mol
结论：△H < O有利于反应自发进 行，自发反应不一定要△H < O
焓变是反应能否自发进行的一个 因素,但不是唯一因素。
(3)氢气和氧气反应： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=－571.6kJ/mol
共同点——放热反应 △H＜0
一、能量判据（焓判据）
体系趋向于从高能状态转变 为低能状态（这时体系会对外做 功或者释放热量——△H ﹤0）。
一般情况下： △H < O，即放热 反应利于反应自发进行。
【思考与交流】
如何判断一个反应能否自 发进行？
【思考与交流】
以下这些一定条件下能自发进行的反 应有何共同特点？
(1)钠与水反应： 2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH(aq) + H2 (g)
△H=－368 kJ/mol (2)铁生锈： 3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-824 kJ/mol
思考：判断下列过程的熵变是大于 零还是小于零？
1.H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
△S＞0
2.CaCO3==CaO(s)+CO2(g)
△S＞0
3.NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)
△S＞0
4.N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)
△S<0
【思考与交流】
自发反应一定是熵增加的反应吗？
ΔS • ΔH-TΔS＜0 反应能自发进行
• ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态
•ΔΔHH<-0TΔ,ΔSS＞>00 反应不Δ能H自>发0，进行ΔS>0 所有温度下反 高温下反应自 应自发进行 发进行
ΔH<0,ΔS<0 低温下反应
自发进行
ΔH
ΔH>0,ΔS<0 所有温度下反应 都不能自发进行
注意：
镁条燃烧；酸碱中和； 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 就燃烧，锌与CuSO4 溶液会自动反应生成 Cu和ZnSO4等，这些 过程都是自发的，其 逆过程就是非自发的。
1、自发过程：在一定条件下，不借 助外部力量就能自动进行的过程。
2、自发反应：在给定的一组条件 下，可以自发进行反应，就称为自 发反应。
二、熵判据
1、熵定义：体系混乱度的量度， 即熵是用来描述体系的混乱度的 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。
❖影响物质熵值大小的因素： 体系混乱度越大，熵值越大。
(1)物质的聚集状态： 同种物质S(g)> S(l)> S(s)
焓变与熵变 化学反应速率
化学平衡
第一节 化学反应的方向
自然界中有许 多自然而然发 生的现象，请 同学们联系生 活知识，列举 一些能自动发 生的例子？
水总是自发地由高处往低处流
①自然界中水总是从高处往低处流； ②电流总是从电位高的地方向电位低 的地方流动； ③室温下冰块自动融化； ④墨水扩散； ⑤食盐溶解于水； ⑥火柴棒散落等。
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，如在 室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 （1200K）下则能自发进行。
硝酸铵溶于水要吸热，但它能 自发向水中扩散
火柴棒散落 墨水扩散
由有序转变为无序
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着另一种 能够推动体系变化的因素→熵
(2)物质(或体系)的温度和压力： S（高温）> S(低温) S（低压）> S(高压)
2、熵变与反应熵变 （1）熵变（△S）∶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。
（2）反应熵变：△S=S反应产物－S反应物 熵增加的过程：固体的溶解，液体的气
化，墨水的扩散，气体的扩散
熵增加的反应：产生气体的反应△S ＞ 0或气体物质的物质的量增大的反应
【学习目标】 1、理解焓变与反应方向的关系。 2、了解“熵”和“熵变”的概念，
知道化学反应中存在熵变。 3、理解熵变与反应方向的关系。 4、能综合运用焓变与熵变，判断
化学反应进行的方向。
Байду номын сангаас
化学反应的方向
研 究 化 化学反应进行 学 的快慢问题 反 应 化学反应进行
的程度问题
1、反应方向与条件有关，不能随意将常温、 常压下的结论用于其他温度、压强下。
2 、∆H—T∆S这个判据只能用于一定温度，
压强条件下的反应
3、 ∆H—T∆S这个判据指出的是在温度、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，它并不能说明在该条件下 可能自发进行的反应能否实际发生。
【思考与交流】 判断这两个反应什么条件下自发进行
如——汽车尾气处理反应： 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)
随堂练习 1.下列说法完全正确的是（ D ）
A.放热反应均是自发反应 B.ΔS为正值的反应均是自发反应 C.物质的量增加的反应，ΔS为正值 D.自发反应也需要一定条件 2.下列过程中熵增加的是（ AC）
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=－39.35J•mol-1•K-1
结论：△S > O有利于反应自发进行， 自发反应不一定要△S > O
熵变是反应能否自发进行一 个因素,但不是惟一因素。
三、复合判据（自由能变化）
△H—T △S
△H—T △S<0 时，反应自发进行 △H—T △S >0时，反应不自发进行 △H—T △S =0时，平衡状态
NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)
△H＜0 △S < 0
低温可自发
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
△H >0 △S>0
高温可自发
知识总结
化学反应的方向
共同影响
反应焓变
反应熵变
吸热
放热
熵增
熵减
焓减小有利于反应自发， 熵增大有利于反应自发
思考：ΔH －TΔS＜0的反应一定能自发 发生吗？ ΔH －TΔS＜0只是说明在一定条件下该 反应有自发发生的趋势，即反应发生的 可能性，并不能说明能实际发生，反应 能否实际发生还涉及反应速率问题。
自发反应一定要△H < O ？
△H= ＋56.7kJ/mol △H= ＋74.9kJ/mol
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) △H= ＋37.30kJ/mol
结论：△H < O有利于反应自发进 行，自发反应不一定要△H < O
焓变是反应能否自发进行的一个 因素,但不是唯一因素。
(3)氢气和氧气反应： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=－571.6kJ/mol
共同点——放热反应 △H＜0
一、能量判据（焓判据）
体系趋向于从高能状态转变 为低能状态（这时体系会对外做 功或者释放热量——△H ﹤0）。
一般情况下： △H < O，即放热 反应利于反应自发进行。
【思考与交流】
如何判断一个反应能否自 发进行？
【思考与交流】
以下这些一定条件下能自发进行的反 应有何共同特点？
(1)钠与水反应： 2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH(aq) + H2 (g)
△H=－368 kJ/mol (2)铁生锈： 3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-824 kJ/mol
思考：判断下列过程的熵变是大于 零还是小于零？
1.H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
△S＞0
2.CaCO3==CaO(s)+CO2(g)
△S＞0
3.NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)
△S＞0
4.N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)
△S<0
【思考与交流】
自发反应一定是熵增加的反应吗？
ΔS • ΔH-TΔS＜0 反应能自发进行
• ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态
•ΔΔHH<-0TΔ,ΔSS＞>00 反应不Δ能H自>发0，进行ΔS>0 所有温度下反 高温下反应自 应自发进行 发进行
ΔH<0,ΔS<0 低温下反应
自发进行
ΔH
ΔH>0,ΔS<0 所有温度下反应 都不能自发进行
注意：
镁条燃烧；酸碱中和； 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 就燃烧，锌与CuSO4 溶液会自动反应生成 Cu和ZnSO4等，这些 过程都是自发的，其 逆过程就是非自发的。
1、自发过程：在一定条件下，不借 助外部力量就能自动进行的过程。
2、自发反应：在给定的一组条件 下，可以自发进行反应，就称为自 发反应。
二、熵判据
1、熵定义：体系混乱度的量度， 即熵是用来描述体系的混乱度的 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。
❖影响物质熵值大小的因素： 体系混乱度越大，熵值越大。
(1)物质的聚集状态： 同种物质S(g)> S(l)> S(s)
焓变与熵变 化学反应速率
化学平衡
第一节 化学反应的方向
自然界中有许 多自然而然发 生的现象，请 同学们联系生 活知识，列举 一些能自动发 生的例子？
水总是自发地由高处往低处流
①自然界中水总是从高处往低处流； ②电流总是从电位高的地方向电位低 的地方流动； ③室温下冰块自动融化； ④墨水扩散； ⑤食盐溶解于水； ⑥火柴棒散落等。
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，如在 室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 （1200K）下则能自发进行。
硝酸铵溶于水要吸热，但它能 自发向水中扩散
火柴棒散落 墨水扩散
由有序转变为无序
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着另一种 能够推动体系变化的因素→熵
(2)物质(或体系)的温度和压力： S（高温）> S(低温) S（低压）> S(高压)
2、熵变与反应熵变 （1）熵变（△S）∶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。
（2）反应熵变：△S=S反应产物－S反应物 熵增加的过程：固体的溶解，液体的气
化，墨水的扩散，气体的扩散
熵增加的反应：产生气体的反应△S ＞ 0或气体物质的物质的量增大的反应