化学反应进行的方向-寻找反应能否自发进行的判据 课件

2.试根据熵的定义判断下列过程中体系 的熵变大于零还是小于零
(1)水蒸气冷凝成水
△S<0
(2)CaCO3(S)=CaO(S)+CO2(g) △S>0
(3)乙烯聚合成聚乙烯
△S<0
(4)气体在催化剂上吸附 △S<0 (5)碳水化合物在生物体内分解 △S>0
【思考与交流】
自发反应一定是熵增加的反应吗？
【思考与交流】
1.高山流水为什么是自发过程？ 2.酸碱中和、镁条燃烧都是能自发发生 的反应，有何共同特点？ 从能量角度分析它们为什么可以自发？
共同特点： 1.体系趋向于从高能状态转变为低能状态 2.△H < 0 即放热反应
一、焓判据（能量判据）
反应物的总能量高
放
热
△H＜0
反
应
生成物的总能量低
一、焓判据（能量判据）
(2)过程的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。
例如:涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发 生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以 实现；又如装在不同地方的气体等例子。
(3)在讨论过程的方向时，指的是没有外 界干扰时体系的性质。如果允许外界对 体系施加某种作用，就可能出现相反的 结果。
2.焓变是反应能否自发进行的因素之一,但不是唯 一因素。
【思考与交流】
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
△H= ＋56.7kJ/mol
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H= ＋74.9kJ/mol
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) △H= ＋37.30kJ/mol
为什么以上的三个放热反应也能自发进行?
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？
气态物质能通 过分子的扩散 自发地形成均 匀的混合物。
火柴散落有趋向于 最大混乱度的倾向
结论：在密闭条件下，体系从有序→无序 是自发的。与能量状态的高低无关。
二、熵判据
混乱度： 表示体系的不规则或无序状态。
能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能 状态（△H ＜ 0）。
注意：
（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应
【思考与交流】
只有放热反应（△H < 0）才能自发进行吗 ？
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
△H= ＋56.7kJ/mol
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H= ＋74.9kJ/mol
NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)
△H ＜0 △S ＜0 低温可行
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
△H >0 △S>0 高温可行
△S
∆H<0
∆H>0
∆S>0
所有温度下
∆S>0
高温下
反应自发进行 反应自发进行
△H
∆H<0
∆H>0
∆S<0
低温下 反应自发进行
∆S<0
所有温度下 反应不能自发进行
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) △H= ＋37.30kJ/mol
一、焓判据（能量判据）
能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能
状态（△H ＜ 0）。
注意：
（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应
（2）有不少吸热过程也能自发进行 结论： 1.△H < 0有利于反应自发进行，自发反应不一定 要△H < 0。
如： 水泵可以把水从低水位升至高水位；
用高温可使石灰石分解；高温高压石墨 转化为金刚石的例子，实现后者的先决 条件是要向体系中输入能量，该过程的 本质仍然是非自发性的。
S(熵变)>0
熵增原理
焓(H)判据 熵(S)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
三、复合判据（自由能变化进行 当△G>0时，反应不自发进行
判断这两个反 应什么条件下 自发进行？
——混乱度的增加意味着体系变得更加无序
熵： 热力学上用来表示混乱度的状态函数，符 号为S,单位： J•mol-1•K-1 。
强调：
1、体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小， 熵值越小。
同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。 2、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△S=S产物－S反应物 3、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（ △S ＞0），为熵 增加反应。
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=－39.35J•mol-1•K-1
结论： 1.△S > 0有利于反应自发进行， 自发反应 不一定要△S > 0; 2.熵变是反应能否自发进行的因素之一, 但不是唯一因素。
小结：自发过程的变化趋势
1.能量趋于降低 2.混乱度趋于增加
小结：
化学反应的方向
共同影响
影响因素： 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
注意：
(1)很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同 一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应
两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判 据组合成的复合判据(吉布斯自由能变△G)将更适 合于所有的过程。
二、熵判据
熵判据：
在与外界隔离的体系中，自发过程 将导致体系的熵增大（ 熵变△S＞0）， 这一经验规律叫做熵增原理，是判断化 学反应方向的另一判据——熵判据。
即：体系趋向于由有序状态转变为无序状 态，即混乱度增加。
【学与问】：35页
（1）发生离子反应条件之一是产生气体，利用熵 判椐进行解释？
根据熵判椐，生成气体的过程是熵增 大的过程，增大了反应的自发性。
CaCO3(s) = CaO (s) +CO2 (g)这个 反应能否自发进行？ 已知： △H(298K)=+178.2KJ•mol-1,
△S(298K)=+169.6J•mol-1•K-1
自由能变化 △ G=△H—T △S
三、复合判据
1、物质具有的能量趋于降低
H(焓变) <0
放热反应
2、物质的混乱度趋于增加