(化学反应的方向及判断依据)详解
化学反应的方向及判断依据
冰融化
(1)在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水; (1)在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水; 在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水 而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠. 而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠. (2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈; (2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈;这些过程都是自发 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 的,其逆过程就是非自发的. 其逆过程就是非自发的.
一,自发反应——化学反应的方向 自发反应——化学反应的方向
自发反应: 自发反应:
在一定条件下,无需外界帮助就能 一定条件下 无需外界帮助就能 自动进行的反应 .
教科书P39 页 教科书
下列反应在一定条件下都能自发进行, 下列反应在一定条件下都能自发进行, 自发进行 它们有什么共同的特征吗? 它们有什么共同的特征吗?
�
总
结
共同影响
化学反应的方向
影响因素: 影响因素: 反应焓变
反应熵变
能量判据 熵判据
吸热 放热 熵增 熵减
焓减小有利于反应自发, 焓减小有利于反应自发,熵增大有利于反应自发
练
1.下列说法不正确的是 下列说法不正确的是
习 C
A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素, 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是放热反应. 多数的能自发进行的反应是放热反应. B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值,其体系 在同一条件下不同物质有不同的熵值, 的混乱程度越大,熵值越大. 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 一个反应能否自发进行, 影响有关
化学反应的方向
化学反应的方向一、化学反应的方向1．化学反应具有方向性，许多化学反应的正反应能自发进行，而其逆反应无法自发进行。
2．自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。
二、判断化学反应方向的依据1．能量判据：自然界中的自发过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向；绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
2．熵判据：（1）熵：用来度量体系混乱程度的物理量。
熵值越大，混乱程度越大。
符号为S。
单位：J·mol－1·K－1。
（2）熵值大小的比较：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。
（3）熵变：反应前后体系熵的变化，符号为ΔS。
若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的ΔS＞0，反之，ΔS＜0。
（4）熵变与化学反应自发性关系ΔS＞0，反应自发进行；ΔS＜0，反应不能进行。
化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3．复合判据体系能量降低(ΔH＜0)和混乱度增大(ΔS＞0)都有促使反应自发进行的倾向，判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。
在恒温、恒压时：（1）当ΔH＜0，ΔS＞0时，反应自发进行。
（2）当ΔH＞0，ΔS＜0时，反应不能自发进行。
（3）当ΔH＜0，ΔS＜0时，反应在较低温度下自发进行。
（4）当ΔH＞0，ΔS＞0时，反应在较高温度下自发进行。
〖巩固及拓展练习〗1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。
对此说法的理解正确的是() A．所有的放热反应都是自发进行的B．所有的自发反应都是放热的C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素D．焓变是决定反应是否具有自发性的惟一判据2．下列自发反应可用焓判据来解释的是()A．2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1B．(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH＝－286 kJ·mol－1D．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.2 kJ·mol－13．碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是()A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量C．碳酸铵分解是吸热反应，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4．某反应：A＝B＋C在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是()A．ΔH＜0、ΔS＜0 B．ΔH＞0、ΔS＜0 C．ΔH＜0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＞05．下列说法中正确的是()A．凡是放热反应都是自发的，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小或不变的反应C．自发反应在恰当的条件下才能实现D．自发反应在任何条件下都能实现6．下列对熵的理解不正确的是()A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应7．在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。
化学反应方向及判断依据
则△G =△H-T△S = - 69.68 KJ·mol-1 < 0， 因此，室温下反应能自发进行。
小结：
H △S △G 自发趋势 ＜ 0 ＞0 ＜ 0 自发 ＞0 ＜ 0 ＞0 不自发
＞0 不自发
＜0 ＜0 ＜ 0 自发 ＜ 0 自发
＞0 ＞0 ＞0 不自发
温度影响
任意温度 任意温度
高温 低温 高温 低温
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
△G = △H - T△S ＜ 0 反应能自发进行
△G = △H - T△S ＞0 反应不能自发进行
△G = △H - T△S ＝0 反应达到平衡状态
对反应CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g） △H = + 178.2 KJ·mol-1 △S = +169.6 J·mol-1·K-1
及化 其学 判反 断应 依的 据方
向
莆田一中化学组
自发过程和自发反应
1、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。
2、自发反应：在一定温度和压强下，无 需外界帮助就能自动进行的反应，称为 自发反应。
(1)自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就 是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应， 其逆向是非自发反应。
室温下能自发进行吗？
室温下：△G =△H-T△S =128 KJ·mol-1>0 因此，室温下反应不能自发进行。
2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），
已知， 298K、101KPa下反应 △H = - 113 KJ·mol-1 ，△S = -143.5 J·mol-1·K-
化学反应进行的方向及判断依据
课题：化学反应进行的方向及判断依据设计者：浙江省磐安中学周岚岚 2010年6月1日设计意图：让学生先从生活中的自发过程实例出发，展示有关情境图片，指出自发过程是“在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的过程。
”从中得出自发过程能发生的规律：1、能量趋于“最低”的趋势2、“有序”变为“无序”的规律。
然后请学生找能自发进行的反应，同时介绍几个吸热反应，从所举的例子中找到影响化学反应自发进行因素：1、能量降低-放热反应（焓变△H<0）2、混乱度增大（熵变△S<O）。
最后得出利用综合判据（△H -T△S）来判断化学反应的方向，培养学生良好的思维品质和科学素养。
使学生逐渐体会化学反应原理中的方向、速率与限度之间的辩证与统一。
教学目标：1、知识与技能：（1）理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；（2）能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
2、过程与方法：通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据。
学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。
3、情感态度与价值观：通过本节内容的学习，使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。
教学重点、难点：焓减和熵增与化学反应方向的关系。
教学过程【课的引入】展示黄河壶口瀑布图片，引出水从高处流往低处，【设问】水能从低处流往高处吗？可以，用抽水机。
但是如果抽水机停止工作水就不能从低处流往高处。
【设问】水在任何时候都能从高处流往低处吗？展示黄河壶口瀑布2003年01月08日遇的“冷冬”冻成一片“安静”的冰瀑图片.说明水自发的从高处流向低处也得在一定的条件下，从而引出自发过程的定义。
【学生归纳】自发过程：在一定条件下，不需要外界作功就能自动进行的过程。
【收集实例】生活中你接触的自发过程有哪些？1、室温下开水变凉2、冰室温时溶解3、蹦极4、学生下课使得无序场面……【探究】这些自发过程为什么能进行，有什么规律？【学生讨论】1、能量趋于“最低”的趋势（自发过程取向于最低能量状态的倾向）2、“有序”变为“无序”的规律（自发过程取向于最大混乱度的倾向）【探究】我们的化学反应中也有这类自发过程，叫自发反应。
化学反应的方向及判断依据(好)
气体少变成气体多 ④CuSO4·5H2O(s) = CuSO4(s) +5H2O(l) 固体变液体 ⑤NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(l)+ CO2(g) 固体变液体和气体 ⑥ Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s) = BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) 固体变液体和气体
∆G < 0
反应是自发的，能正向进行；
∆G > 0 ∆G = 0
反应是非自发的，能逆向进行 反应 处于平衡状态。
△G ＝ △H－T△S
①△H ①△H＜0， △S>0，△G＜0 S>0， 在所有温度下， 在所有温度下，反应都能正向自发进行
例：C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(g)
绝大多数放热反应在常温下能够自发进行。 绝大多数放热反应在常温下能够自发进行。 原因：反应放热，体系能量下降， 原因：反应放热，体系能量下降，能量越低越稳定 反应放热越多，体系能量降低得越多， 反应放热越多，体系能量降低得越多，反应越完全 反应的焓变是制约反应能否发生的重要因素之一 反应的焓变是制约反应能否发生的重要因素之一
二、判断化学反应方向的依据 △G ＝ △H－T△S
类型 ∆H 1 2 3 4 － + － +
∆S
+ － － +
∆G 永远是－ 永远是－ 永远是+ 永远是 受温度影响 受温度影响
反应的自发性 永远自发 永远非自发 温度低时自发 温度高时自发
【课堂巩固练习】 课堂巩固练习】 巩固练习
例1．下列说法正确的是 ． （ ） A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 ．凡是放热反应都是自发的， B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 ．自发反应一定是熵增大， C．自发反应也需要一定的条件 ． D．自发反应在任何条件下都能实现 ．
化学反应的方向和限度
化学反应的方向和限度主讲：程为民一周强化一、一周内容概述本周学习了化学反应的方向和限度，重点介绍了：化学反应的方向、判断化学反应方向的依据、化学平衡的建立、化学平衡常数、平衡转化率等。
二、重难点知识剖析（一）化学反应的方向自发反应：在一定条件下无需要外界帮助就能自动进行的反应。
化学反应具有方向性。
许多化学反应能自发进行，而其逆反应无法进行。
如：Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu（二）判断化学反应方向的依据1、判断反应能否自发进行的因素之一：焓变（△H）（1）若△H＜0 ，一般正反应能自发进行。
（2）若△H＞0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。
绝大多数放热反应都能自发进行，而且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
因此，反应体系有趋向最低能量状态的倾向。
2、判断反应能否自发进行的因素之二：熵变（△S）决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。
衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。
体系中微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵越大。
熵变（△S）：反应前后体系熵的变化叫做熵变，可用△S表示。
如果发生变化后体系的混乱度增大，该过程的△S＞0 ；反之△S＜0 。
自发反应趋向于最大混乱度方向进行，即熵变△S＞0的方向。
（1）若△S＞0 ，一般正反应能自发进行。
（2）若△S＜0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。
3、判断反应能否自发进行的综合因素：吉布斯自由能（△G）在恒温压条件下，封闭系统的吉布斯自由能变：△G＝△H－T△S。
这一公式称为吉布斯等温方程式，是化学上最重要和最有用的公式之一。
△G可作为反应或过程自发性的衡量标准：△G＜0时，过程为自发过程；△G＞0时，过程为非自发过程；△G＝0时，处于平衡状态。
△G的符号和大小不但取决于△H和△S的符号和大小，也与温度密切相关，可能出现表所示的四种情况。
表△H、△S及T对反应自发性的影响类型△H △S △G(△H－T△S) 正反应的自发性实例I －＋永远是负任何温度均自发2O3(g)＝3O2(g)Ⅱ＋－永远是正任何温度均不自发CO(g)＝C(s)＋O2(g)Ⅲ＋＋低温为正，高温为负低温非自发高温自发CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)Ⅳ－－低温为负，高温为正低温自发高温非自发N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)（三）化学平衡的建立（1）化学平衡研究的对象——可逆反应进行的程度。
高中化学选择性必修一第2章第3节 化学反应的方向 基础知识讲义
第三节化学反应的方向一、化学反应自发进行方向的判据（一）焓判据——自发反应与焓变的关系：多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有很多吸热反应也能自发进行。
因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。
反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
（二）熵判据1、熵（1）定义：熵是衡量体系混乱度大小的物理量。
（2）符号和单位：S，常用单位：J/(mol·K)（3）影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大①与物质的量的关系：物质的量越大→粒子数越多→熵值越大②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s)③不同物质熵值的关系：I、物质组成越复杂→熵值越大II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多→熵值越大2、熵变（1）定义：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS（2）计算公式：ΔS=生成物总熵-反应物总熵3、熵判据——自发反应与熵变的关系多数能自发进行的化学反应是熵增的反应。
熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。
二、自由能与化学反应的方向（一）自由能与化学反应的方向：在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为ΔG，单位为kJ/mol）的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：即ΔG=ΔH-TΔS。
这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。
即：ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行；ΔG=ΔH-TΔS=0，反应处于平衡状态；ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行。
（二）综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况：焓变熵变化学反应能否自发进行ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行ΔH<0 ΔS<0 较低温度时自发进行ΔH>0 ΔS>0 高温时自发进行小结：“大大高温，小小低温”（三）应用判据时的注意事项（1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。
化学反应平衡移动方向的判断依据
化学反应平衡移动方向的判断依据
1、浓度对化学i平衡的影响在其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。
2、压强对化学平衡的影响在有气体参加、有气体生成而且反应前后气体分子数变化的反应中，在其他条件不变时，增大压强（指压缩气体体积使压强增大），平衡向气体体积减小方向移动；减小压强（指增大气体体积使压强减小），平衡向气体体积增大的方向移动。
例如：在反应N2O4（g)---2NO2(g)中，假定开始时N2O4的浓度为1mol/L,NO2的浓度为2mol/L,K=2^2/1=4;体积减半（压强变为原来的2倍）后，N2O4的浓度变为2mol/L,NO2的浓度变为
4mol/L，K变为4^2/2=8,K增大了，所以就要向减少反应产物（NO2)的方向反应，即有更多的NO2反应为N2O4，减少了气体体积，压强渐渐与初始状态接近.注意:恒容时,充入不反应的气体如稀有气体导致的压强增大不能影响平衡。
3、温度对化学平衡的影响在其他条件不变时，升高温度平衡向吸热反应方向移动。
以上三种因素综合起来就得到了勒夏特列原理,即平衡移动原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
化学反应进行的方向(知识点总结)
化学反应进行的方向【学习目标】1、了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性；2、能用焓变和熵变判断化学反应的方向。
【要点梳理】要点一、自发过程与自发反应1、自发过程①含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。
②分类a．体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
b．在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
④实例a．自然界中，水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流。
b．物理学中，电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动。
c．日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。
2、自发反应在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的反应。
3、自发过程和自发反应的特点①具有方向性，如果某个方向的反应在一定条件下是自发的，则其逆方向的反应在该条件下肯定不自发，如铁器暴露于潮湿的空气中会生锈是自发的，而铁锈变为铁在该条件下肯定不是自发的。
②要想使非自发过程发生，则必须对它做功，如利用水泵可使水从低处升到高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。
4、自发过程和自发反应的应用自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。
如向下流动的水可推动机器，甲烷可在内燃机中被用来做功，锌与CuSO4溶液的反应可被设计成原电池，可根据氢气的燃烧反应设计成燃料电池等。
要点诠释：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。
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。
要点二、化学反应进行方向的判据1、焓判据①概念：体系总是趋向于从高能状态转化为低能状态(这时体系往往会对外部做功或释放能量)，该判据又称能量判据。
②应用：由焓判据知，放热过程(ΔH＜0)常常是容易自发进行的。
③焓判据的局限性2N2O5 (g)==4NO2 (g)+O2 (g) ΔH=+56.7 kJ·mol－1(NH4)2CO3 (s)==NH4HCO3 (s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol－1以上两个反应都是吸热反应，但是也可以自发进行。
化学反应的方向 反应方向判断依据
碳铵的分解
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol
气体分子数增加混乱度增加
混乱度：表示体系的不规则或无序状态。
——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。体
系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大
水的不同聚集状态的混乱程度
1. 熵：描述体系混乱度的物理量 符号 S 单位：J ·mol -1 ·k -1
2. 影响熵的因素： ①同一条件下，不同的物质的熵不同 ②同一物质，聚集状态不同则熵不同：
S(g) > S(l) > S(s) S(混合物 )>S(纯净物) S(高温状态) > S(低温状态) S(复杂分子) > S( 简单分子)
• 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。
5、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)
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) 碳铵的分解
△H=+56.7kJ/mol
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
可见，把焓变作为反应自发性的判据是
不准确、不全面的。除了反应焓变以外，还 有其它因素(体系混乱度的增加和温度等), 也是影响许多化学和物理过程自发进行的 因素。
高中化学 第23讲-化学化学反应的方向及判断依据精品课
反应速率碰理撞论理本论质探讨
分子 相互 运动 碰撞
分子具有 足够能量
活化分子
有合适的取向
n活=n总×活% 有效碰撞 化学反应
碰撞理论解释各外界因素对速率的影响
3、压强 其他条件不变，增大压强，气体体积缩小，浓度
增大，反应速率加快。
压强增大 → 体积减小 →浓度增大 →V↑
其他条件不变
如压果强对分于子反间应能速够率发的影生响化是学通反过应对：浓度的影响实现的
碰撞理论解释各外界因素对速率的影响
1、浓度
在其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大 反应速率 。
浓度增大 →单位体积内n总↑ T不变，活%不变
n活增大 →有效碰撞↑ →V↑
2、温度
其他条件不变，温度升高，反应速率加快
T↑ →普通分子变为活化分子 →活%↑ → n活↑ →V↑
一般说来，温度每升高10℃，速率增加2-4倍。
活化分子
有合适的取向
n活=n总×活% 有效碰撞 化学反应
碰撞理论解释各外界因素对速率的影响
4、催化剂 ——改变反应的途径
正催化剂 →降低反应的活化能 →活%↑
能量
n总不变
活化分子具有能量
→ n活↑ →V↑
无催化 剂
反应物平均能量
活化分子能
有催化剂量
反应物平均能量
生成物平均能量
生成物平均能量
三、有关化学反应速率题型
2、表示方法：用单位时间内反应物的物质的量浓度 的减少或生成物的物质的量浓度的增加来表示。
3、 数学表达式：
V（A）=
C终—C始 t终—t始
=
C
t
4、单位 ： mol/(L·s) 或 mol/(L·min)
化学反应的方向及判断依据
冰融化
自然界中的自发过程体现了 自然界变化的方向性
思考与交流
高山流水是一个自动进行的自然过程,在 自然界中，水总是由高处流向低处.
1.低处水可以流至高处么？ 可采取什么措施？
2.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？
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；
P43 你知道吗？
思考：
这些自发进行的反应有什么共同特点？
特点：△H＜0，即体系趋向于从能量较
高状态转变为能量较低状态的倾向。
二、判断化学反应方向的依据
1.焓判据 H＜0 的反应有自发进行的倾向。
交流与讨论
“放热反应可以自发进行，吸热反应不能 自发进行”，你同意这种观点吗？
判断下列过程中能量的变化情况：
ΔS>0 体系的混乱度增大，有利于反应自发进行； ΔS<0 体系的混乱度减小，不利于反应自发进行。
2.熵判据 大多数自发进行的反应趋向
于使体系的混乱度增加的倾向。 （熵判据） 即反应的ΔS越大下列过程的 熵变大于零还是小于零。
①H2O(s)→H2O(l)→H2O(g) ②NaOH（s）==Na+(aq)+OH-(aq)
请同学观察：这些物质的规则性、有序性有 没有改变呢？如何改变？
除热效应外，决定化学反应能否自发进行的 另一个因素是体系的混乱度。大多数自发过程有 趋向于体系混乱度增大的倾向.
熵(entropy): 衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S
单位：J·mol-1·K-1
熵变：产物的总熵与反应物的总熵之差。 符号：ΔS
是（ ）
A、是吸热反应
B、是放热反应
C、是熵减小的反应 D、熵增大效应大于能量效应
《化学反应进行的方向》(课标)详解
2.熵判据：反应熵变与反应方向
• 1.衡量一个体系混乱度的物理量称为熵。
• 2.符号：用S表示。
• 3.单位：J·mol－1·K－1 T(K)=273+t(℃)
• 4.熵值S越大，体系混乱度越大。
同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。 5.大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的应体系提供能量。“帮助” 并不是指提供反应发生的温度和压强等反应条件，也不是点燃、 使用催化剂等等。一定的温度、一定的压强是反应所需要的条件。 很多场合下,提高温度,往往是为了加速反应。合成氨反应在常温常 压下，△G<0,是放热的自发反应。但是，常温常压下实际上无法 觉察到反应的发生，只有在高温、高压、催化剂存在下，才有实 际的应用价值。又如，硝酸铵NH4NO3的分解反应， △H<0 △S>0，在任何温度下都能自发进行。在常温常压下，反应速率慢， 难以观察到反应的发生。但加热到高温，或受猛烈撞击，发生爆 炸性分解：2NH4NO3=N2↑+O2↑+4H2O。撞击或加热大大提高反 应速率，发生剧烈分解。氢气氧气化合成水的反应在常温下也是 自发的。常温下将H2与O2混合，不能观察到有明显现象，在氢氧 燃料电池中，反应在常温下就能进行。在钯粉催化下H2与O2的混 合气体也能快速生成水。点燃氢气氧气，能迅速化合成水，也只 是加速了反应速率。
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
△H >0 △S>0 高温可行
反应总是在一定条件下进行的。要讨论反应的自发性， 也要指明反应条件。如果没有交代反应条件，只讲“某 某反应不自发”“某某反应自发”，实际上是指在常温 常压下进行的反应。“一定条件”指“一定的温度一定 压强”。例如，反应 CaCO3== CaO + CO2↑ 在常温常 压是非自发的，而在高温下则是自发发生的。 用吉布提 自由能计算公式（△G=△H-T△S）来判断反应能否自发 进行时，可以看到T对△G的值有影响，在某些情况下， 可能决定△G是大于0还是小于0；式中△H 是一个与温 度、压强有关的物理量。因此，讨论△G是大于0还是小 于0，实际上也是在一定温度与压强下进行的。
化学反应的方法及判断依据
必须综合考虑反应的焓变和熵变
恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 △H ＜0 △H >0 △H ＜0 △H >0 △S>0 △S ＜0 △S ＜0 △S>0
自发 非自发 不一定 不一定
吉布斯自由能判断反应自发进行的方向
△G= △H -T△S
｛
△G ＜0, 自发进行 △G >0，非自发进行
△G＝0，可逆反应
• 能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能
状态（△H ＜ 0）。 • 对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自 发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越 多，反应越完全
• 焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因素之
一，但不是唯一因素。
有序
混乱
• 研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另 一因素——体系的混乱度（熵S） • 熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表 示。 对于同一物质：S（g）﹥S（l）﹥S（s） • 熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变.用△S 表示。 △S=S生成物总熵－S反应物总熵 反应的△S越大,越有利于反应自发进行 • 熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即 混乱度增加（ △S＞0）。且△S越大，越有利于反应 自发进行。
判断依据： △G= △H－T △S ＜ 0 反应能自发进行
1. △H <0，△S>0 该反应一定能自发进行； 如：Mg(s) + H2(g) 2. △H >0，△S<0 该反应一定不能自发进行； 如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)
材研1402：刘晓东
化学反应进行的快慢 ——化学反应速率 化学反应进行的方向——能量判据和熵判据 化学反应的限度 ——化学平衡
化学反应的方向和限度
3. 25℃和1.01×105Pa时，反应: 2N2O5(g) = 4NO2(g) + O2(g) △H= + 56.76 kJ· mol-1 ，能自发进行的原因 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
4．恒温、恒压的变化过程在高温下不能自发进行， 而在低温下可自发进行的条件是 （ A ） A．△H＜0，△S＜0 B．△H＞0，△S＜0 C．△H＜0，△S＞0 D．△H＞0，△S＞0
将该反应建立平衡的过程中会发生变化的填在 相应空线上。 A. n总 B. P总 C. M D. ρ混 E. m(g)
①在恒温、恒容容器中进行 A、B、C、D、E 。 ②在恒温、恒压容器中进行 A、 C、 D、 E 。 ※当这些变化的量不再发生 变化时，则平衡建立！
加入 molC 、 加入5 5 molC 、 3molH O(g) 22 3molH O(g) C(s)+H O(g) 22 C(s)+H O(g) CO+H 22 CO+H 恒温、恒压 恒温、恒容
【例2】在一定温度下的定容密闭容器中，当下
列物理量不再变化时，表明反应：
A(固)＋2B(气)
C(气)＋D(气)已达平衡的是
(BCD )
A、混合气体的压强 B、混合气体的密度 C、B的物质的量浓度 D、混合气体的平均相对分子质量 若A为气体？
ACD
化学平衡 1. 概念：在一定条件下的 可逆反应 进行到一 定程度时，正、逆反应速率 相等 ，反应 物和生成物的 百分含量 保持不变的状态。 2. 化学平衡特征（5个） 逆：指可逆反应——即研究对象。 等：v正=v逆（本质特征） 动：v正= v逆≠0，动态平衡（反应并未停止） 定: 各组分百分含量 保持不变 。 （不是相等，也不存在某种量的关系） 变：外界条件改变，平衡被破坏，平衡将发 生移动而建立新的平衡。
《化学反应的方向》反应方向的判断
《化学反应的方向》反应方向的判断在我们的日常生活和科学研究中，化学反应无处不在。
从食物的消化到工业生产中的各种化学过程，化学反应的方向决定了这些过程能否发生以及进行的程度。
那么，如何判断一个化学反应的方向呢？这是一个关键的问题，它不仅涉及到基础科学的理解，也对实际应用具有重要意义。
要理解化学反应的方向，首先我们需要了解一些基本的概念。
化学反应的本质是反应物分子中的化学键断裂，形成新的化学键，从而生成产物分子。
这个过程中，会伴随着能量的变化。
能量是判断化学反应方向的一个重要因素。
在热力学中，有一个重要的概念叫做焓变（ΔH），它表示化学反应中吸收或放出的热量。
如果一个反应的焓变小于零，也就是反应是放热的，那么从能量的角度来看，这个反应有自发进行的趋势。
例如，氢气和氧气反应生成水的过程就是一个放热反应，在一定条件下能够自发进行。
但仅仅依靠焓变来判断化学反应的方向是不够的。
因为有些吸热反应在一定条件下也能自发进行。
这就引入了另一个重要的热力学概念——熵变（ΔS）。
熵可以简单地理解为系统的混乱程度。
如果一个反应导致系统的混乱程度增加，即熵变大于零，那么这个反应也有自发进行的可能性。
比如，固体的氯化铵分解为氨气和氯化氢气体的反应，就是一个熵增的过程。
综合考虑焓变和熵变，我们可以通过一个叫做吉布斯自由能（ΔG）的热力学函数来判断化学反应的方向。
吉布斯自由能的变化（ΔG ＝ΔH TΔS，其中 T 是温度）决定了反应是否自发进行。
当ΔG ＜ 0 时，反应在给定条件下能够自发进行；当ΔG ＝0 时，反应处于平衡状态；当ΔG ＞ 0 时，反应不能自发进行。
然而，实际情况往往比理论模型更加复杂。
温度对于化学反应方向的判断也起着重要的作用。
对于一些反应，在低温时焓变是决定因素，而在高温时熵变可能成为主导。
例如，碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳的反应，在低温下很难自发进行，但在高温下由于熵增的影响变得可以自发进行。
除了热力学因素，动力学因素也会影响化学反应的方向。
化学反应的方向、限度和速率
二、化学反应的限度
1、化学平衡的判断依据 V正=V逆 同一种物质的生成速率与消失速率相等。
平衡混 合物组 成确定
物质的量、浓度、百分含量、 转化率不变
2、化学平衡常数
（1）、化学平衡常数的数学表达式 （2）、化学平衡常数的书写： （3）、化学平衡常数的影响因素： 反应物性质和 温度 （4）、化学平衡常数的意义： （5）、化学平衡常数应用： （6）、化学平衡常数、速率与转化率的计算 ——三段式
一、化学反应的方向 判断依据：△H-T△S <0 正向自发
=0 平衡
>0 逆向自发 焓判据 一般来说，△H<0的反应可自发。故放热熵 减小的反应可自发，是只看焓判据。 熵判据 一般来说，△S>0的反应可自发。故吸热熵 增加的反应可自发，是只看熵判据。
计算： △H-T△S=0 只能确定反应的方向，不能确定反应是否发生、反 应程度、反应速率。
6、影响因素 （1）决定因素 反应物本身的性质
（2）影响因素 浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积、原电池
5、化学反应速率大小比较
压强 催化剂>温度> 浓度 固体表面积、原电池
四、工业合成氨 1、反应特点 考虑催化剂催化活性， 兼顾化学速率与平衡
700K
2、生 产条件
200—500KPa 考虑生产成本，兼顾化 学反应速率与化学平衡 铁触媒 考虑化学反应速率
1、浓度
反应mA+nB = pC；△H<0
K不变，Q改变
增大A浓度，B转化率增大，A转化率减小。
2、温度 3、压强
ห้องสมุดไป่ตู้
K变，Q不变 B转化率减小，A转化率减小。 K不变，Q改变
若m+n>p，增大压强，B转化率增大，A转化率增大。
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D
7.250C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。
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
化学反应的方向
及判断依据
化学反应原理的组成部分：
化学反应进行的快慢 ——化学反应速率 化学反应进行的方向 ——能量判据和熵判据 化学反应的限度 ——化学平衡
水往低处流
化学反应的方向及判断依据
生活中的自发过程
(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从 低处往高处流； (2) 铁器暴露在潮湿空气中会生锈；这些过程都 是自发的，其逆过程就是非自发的。 这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清 楚，因为它们有明显的自发性。
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)
3. 下列过程是非自发的是∶（D ） A、水由高处向低处流； B、天然气的燃烧； C、铁在潮湿空气中生锈； D、室温下水结成冰。
5.下列说法正确的是∶（ C ） 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。 6. 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、熵增加或放热反应。
4. 碳酸铵〔（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、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系 的熵增大； B、其分解是因为外界给予了能量； C、其分解是吸热反应，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。
3
4
—
—
在高温+ 在低温— 在高温— 在低温+
+
+
注意
1．反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能 确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如 金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么 时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判 据能解决的问题了。 2．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。例如石墨经高温高压还是 可以变为金刚石的。
一、自发反应
自发反应：在一定条件下，无需外界
帮助就能自动进行的反应
（P35 交流与讨论）
化学反应中的自发过程
共同特点：△H＜0，即体系趋向于从高能状态转变 为低能状态
二、焓变与反应方向
能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状
态（△H ＜ 0）。
对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发
进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多， 反应越完全 焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因素之 一，但不是唯一因素。
高温可行
四、焓变和熵变对反应方向的共同影响
判断依据： △G= △H－T △S ＜ 0 反应能自发进行
1. △H <0，△S>0 该反应一定能自发进行；
如：Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g) 如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l) 如：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) 如：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g) （P42 交流与讨论）
有序
混乱
三、熵变与反应方向 Nhomakorabea研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一
因素——体系的混乱度（熵S）
熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。 对于同一物质：S（g）﹥S（l）﹥S（s） 熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变.用△S表示。 △S=S生成物总熵－S反应物总熵
反应的△S越大,越有利于反应自发进行
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。
熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混 乱度增加（ △S＞0）。且△S越大，越有利于反应自发 进行。
正确判断一个化学反应 是否能够自发进 必须综合考虑反应的焓变和熵变 行
恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 △H ＜0 △S>0
自发 非自发 不一定 不一定
△H >0
△ H ＜0 △H >0
△ S ＜0
△ S ＜0 △S>0
吉布斯自由能判断反应自发进行的方向
△G= △H -T△S
｛
△G ＜0,自发进行 △G >0，非自发进行
△G＝0，可逆反应
判断这两个反 应什么条件下 自发进行
NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)
△ H ＜0 △ S ＜0 △H >0 △S>0
低温可行
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
练习:
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
2. △H >0，△S<0 该反应一定不能自发进行；
3. △H <0，△S<0 该反应在较低温度下能自发进行
4. △H >0，△S>0 该反应在较高温度下能自发进行
温度对反应自发性的情况
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
说明：
（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 如：硝酸铵溶于水
2 NH4Cl ( s ) Ca( OH )2 ( s ) 2 NH3 ( g ) CaCl2 ( s ) 2 H 2O( l )
（3）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： CaCO3 (s)高温CaO(s) CO2 ( g )