4.1化学反应方向(详细)

典例剖析∶
1.下列说法不正确的是 C A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素， 多数的能自发进行的反应都是放热反应。 B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系 的混乱程度越大，熵值越大。 C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是 吸热
D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同 影响有关
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。由焓判据和熵判据组合成的复合判 据将更适合于所有的过程。
自发过程的变化趋势
1、能量趋于降低
2、混乱度趋于增加
解释：室温时冰融化
－10℃时水结冰
自主学习：P38科学视野
复合判据（自由能变化）
△ G=△H—T △S
(A)钠与水反应：
D
）
2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) △H=－368 kJ/mol
(B)铁生锈： 3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)
△H=-824 kJ/mol
(C)氢气和氧气反应： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=－571.6kJ/mol
练习1:
已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化 学方程式为： ① C(金刚石、s)+O2(g) ＝CO2(g) △H1＝－395.41kJ/mol ② C(石墨、s)+O2(g) ＝ CO2(g) △H2＝－393.51kJ/mol 关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的 是( AC )
A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低 D.金刚石比石墨能量低
练习2:
知道了某过程有自发性之后，则 A.可判断出过程的方向 B.可确定过程是否一定会发生 C.可预测过程发生完成的快慢 D.可判断过程的热效应
A
？
自发反应一定要△H < O ？
自发进行的吸热反应
N2O5分解： 2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol 碳铵的分解： (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol

5、以下自发反应可用能量判据来解释的是( D ) A、硝酸铵自发地溶于水 B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)； △H=+56.7kJ/mol C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H=-571.6 kJ/mol
6、下列反应中，熵减小的是（ D ） A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g) D. 2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)
练习4 下列反应中，在高温下不能自发进行的是 D A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) 熵增
熵增
C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g) 熵增
D. CO(g)＝C(s)＋1/2O2 熵减
一、自发过程的变化趋势
3、下列说法正确的是∶（ D ） A、放热反应一定是自发进行的反应； B、吸热反应一定是非自发进行的； C、自发进行的反应一定容易发生； D、有些吸热反应也能自发进行。 4、250C和1.01×105Pa时，反应 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）； △H=＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是∶ D A、是吸热反应；B、是放热反应； C、是熵减少的反应； D、熵增大效应大于能量效应。
当△ G<0时，反应自发进行 当△ G>0时，反应不自发进行 当△ G=0时，平衡状态
三、化学反应自发进行的方向
△ G=△H—T △S
H
＜０
＞０ ＞０ ＜０
Ｓ
＞０
＜０ ＞０ ＜０
Ｇ
＜０ ＞０
反应在该状况下 能否自发进行 自发进行 不自发进行
低温时＞０,高温时＜０ 低温不自发,高温自发 低温时＜０,高温时＞０ 低温自发,高温不自发
1、能量趋于降低 2、混乱度趋于增加 注意：过程的自发性只用于判断过程的方向，不 能确定是否一定会发生和过程发生的速率。
二、化学反应自发进行的方向
1、物质具有的能量趋于降低
——H(焓变)<0 焓(H)判据 熵(S)判据
放热反应
熵增原理
2、物质的混乱度趋于增加
——S(熵变)>0
化学反应的方向
共同影响
2.下列反应中，熵减小的是 D A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)
C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)
D. 2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)
练习与探究 1、下列说法正确的是∶（ C ）

混乱度
混乱度与熵
熵： 热力学上用来表示混乱度的状态函数，符 号为S ——体系的无序性越高，即混乱度越高， 熵值就越大
归纳：
同一物质，气态时熵最大， 液态时次之，固态时最小。
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
熵增:在密闭条件下，体系有由有序 自发地转变为无序的倾向
温度对反自发性的情况
类 型
△H
△S
△H— T△S
反应的自发性
1 2
—
+
永远是—
在任何温度都是自发反 应
+
—
永远是+
在任何温度下都是非自发 反应 在低温是自发反应 在高温是非自发反应 在低温是非自发反应 在高温是自发反应
3
4
—
—
在高温+ 在低温— 在高温— 在低温+
+
+
练习3
碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产 生氨气，对其说法中正确的是 A A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气 体，使体系的熵增大。 B、碳铵分解是因为外界给予了能量 C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据 不能自发分解 D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
盐酸滴加到石灰石上
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 ↑
二氧化碳气体通入氯化钙溶液中
自发过程：在一定条件下，不需要外力作 用就能自动进行的过程； 非自发过程：在一定条件下，需持续借助人 为作用才能进行的过程。
【讨论】请尽可能多地列举你熟 知的自发过程。
知识巩固：下列哪个过程非自发过程（
A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是 非自发的； B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵 减少或不变； C、自发反应在恰当条件下才能实现； D、自发反应在任何条件下都能实现。
2、自发进行的反应一定是∶（ A、吸热反应；B、放热反应； C、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。

D）
△G=△H－T△S
反应熵变 △S
影响因素： 反应焓变 △H
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
规律方法总结
自发反应中的焓变和熵变的关系
1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应 一定能自发进行 2、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应 一定不能自发进行 3、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬 殊，可能某一因素占主导地位 4、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可 能对反应的方向起决定性作用 5、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想 气体的混合等。
（D）水由低处往高处流
自发过程共同点——放热反应
△H＜0
一、自发过程的能量判据
能量判据：自发过程的体系取向于从高能状 态转变为低能状态(这时体系会对外部做功 或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。
高能态→低能态+能量
（释放热量或对外做功）
能量判据又称焓判据，即△H＜0的反应有自 发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行 方向的判据之一。
（1）既不吸热也不放热的自发过程
两种理想气体的混合可顺利自发进行
H2
O2
O2
H2
（2）吸热的自发过程 室温下冰块的融化； 硝酸盐类的溶解；
常温常压下N2O5的分解： 2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g)； △H=+56.7kJ/mol
碳铵的分解：
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol
二、自发过程的熵判据
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，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。
小结：自发过程的变化趋势
1、能量趋于降低： 高能态→低能态+能量
（释放热量或对外做功）
2、混乱度趋于增加
有虽与能量高低有关， 但用焓判据却无法解释清楚，例如：
学习要求: 1、理解能量判据、熵的概念
2、利用能量判据判断反应进行的 方向
3、利用熵变判断反应进行的方向
思考与交流
1、高山流水是一个自动进行的自然过程。 高处水一定会流到低处吗？ 2、低处水可以流至高处么？ 可采取什么措施？
3、在“低水高流”的过程中一旦外界停止做 功，该过程还能继续进行下去吗？