化学反应进行的方向

以“火柴自由落体”为代表， 探究该过程中有哪些特点？
1、自发进行 2、混乱度趋于增加
（由有序到无 序的过程)
混乱度与熵
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，用 符号“S”表示。单位：J ·mol—1 ·K—1 ——体系的无序性越高，即混乱度越高， 熵值就越大
在冶金工业中,以C作为还原剂,温度高于980 K时以 生成___C_O____为主,低于980 K时以_C_O_2_､_C_为主｡
解析:当温度T=980 K时,ΔH-TΔS=0,则该反应处于平 衡状态,由方程式分析可知该反应为熵减反应,ΔS<0。
当温度T=980 K时,ΔH—TΔS=0,
则 ： ΔH=980ΔS
能量角度看该反应是自发的，从熵变角度看该反
应是非自发的。
解析：正确．放热反应，使物质的总能量降低，
而该反应的正反应物质的混乱度降低，是熵减的
反应．
2．水结冰的变化，从焓变角度是自发的，从 熵变角度分析是非自发的，所以外界条件决定 了该过程的自发性与否。 解析：正确．水结冰是放热的，但熵变是减小 的，在温度较高的情况下，该过程不自发，在 温度较低的情况下才自发。
三、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
放热反应
2、物质的混乱度趋于增加
S(熵变)>0
熵增反应
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
已知：
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) △H>0 反应在常温常压下不能自发进行，但在较
结论： △S>0的反应有利于自发进行， 但不是绝对的。
熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是 惟一因素。
因此，只根据熵变来判断反应进行的方 向也是不全面的！
焓变和熵变都与反应的自发性有关，又都不 能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的 方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。
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。
高温度(1273K)下可以自发进行。
思考：反应能否自发进行，还与什么因素有关？
温 度！
3.自由能判据
体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变 对体系的影响：
△ G = △H — T △S
当△G<0时，反应正向自发进行
当△G>0时，反应不自发进行 当△G=0时，处于平衡状态
自由能判据: △ G = △H — T △S
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？
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？
一、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。
非自发过程： 在一定条件下，需持续借助人为作用才
自发反应一定要满足△H < O 吗？
2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol
(NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9kJ/mol Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
共同点——向气体量增多的方向反应
共同点——放热反应 △H＜0
2.自发反应：
在给定的一组条件下，一个反应可以自发地 进行到显著程度，就称为自发反应。
二、化学反应进行方向的判据
1.自发过程的能量判据 自发过程的体系趋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。
结论：△H＜0（放热）的反应有利于
自发进行，但不是绝对的。 焓判据不是判断自发反应的唯一依据。
显然只根据焓变来判断反应进行的 方向是不全面的！
判断下列过程中能量的变化情况：
1、冰→液态水→水蒸气 2、氯化钠晶体溶于水
吸热
那么这些物质的规则性、有序性有没有改变呢？ 混乱度趋于增加（有序到无 序的过程)
1、H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
△S＞0
2、CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) △S＞0
3、NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq) △S＞0
4、N2(g) + NH3(g) = NH4Cl(s)
△S＜0 △S＜0
体系有自发地向混乱度增加（即熵增）的方向 转变的倾向，这是自然界的普遍规律；但有些熵 减的过程在一定条件下也可以自发地进行!
2.自发过程的熵(S)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， 即熵变△S>0。
这一经验规律叫做熵增(△S)原理，是 判断化学反应方向的另一判据——熵判据。
结论：一般△S>0 的反应有利于自发进行。
例 如：
2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol
应用：
⑴．当 ΔH＜0，ΔS＞0 时，反应 任意温度下自发进行。 ⑵．当 ΔH＞0，ΔS＜0 时，反应 任意温度下不自发进行。
⑶．当 ΔH＞0，ΔS＞0 或 ΔH＜0，ΔS＜0 时，反应是否自
发与 温度 有关。
①低温时， △H 影响为主； ②高温时， △S 影响为主。
【注意】
1．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。
(NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9kJ/mol Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 固体的溶解过程、墨水的扩散过程、气体的扩散过程。 产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应。
共同点 —— △S > O
判断下列过程的熵变大于零还是小于零:
能进行的过程。
要想使非自发过程发生，则必须对它做功！
【思考】
请尽可能多地列举你熟知的自发过程。
生活中常见的自发过程： ①物体自由落体 ②室温下冰块熔化 ③气体自由扩散 ④墨水会扩散 ⑤电流从电位高的地方向电位低的地方流动 ⑥铁器在潮湿空气中会生锈
化学反应中的自发过程:
(1)3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-824kJ/mol (2) 2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) △H=-368kJ/mol (3)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=－571.6kJ/mol
所以，ΔG=ΔH—TΔS =980ΔS—TΔS =(980—T)ΔS
当T>980 K时, ΔH-TΔS >0,正反应不能自发进行, 逆向能自发进行,所以T>980 K时,反应逆向进行,以生 成CO为主;
当T<980 K时, ΔH-TΔS <0,反应能自发进行(正向); 当T<980 K时,反应正向进行,以生成CO2､C为主｡
例：下列说法中正确的是 ( ) A．能自发进行的反应一定能迅速发生 B．非自发进行的反应一定不能发生 C．能自发进行的反应实际可能没有发生 D．常温下，2H2O=电==解==2H2↑＋O2↑，即常温下水的分 解反应是自发反应
答案： C
[特别关注] (1)根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应能否
自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生， 还涉及化学反应速率的问题．
(2)若无任何外加条件，可以认为我们所学 过的化学反应(电解反应除外)都是能够自发进 行的．
例：已知：2CO(g) CO2(g)+C(s), T=980 K时,ΔH-TΔS=0。
当 体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS__<_0(填 “>”“<”或“=”);此时反应__能__自发进行(填“能” 或“不能”);当体系温度高于980 K时,ΔH-TΔS___>0｡
有序
无序
一般来说,同种物质的混乱度（S）：
S气态＞ S液态＞ S固态
物质的量越大，分子数越多，S越大
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，体系有从有序自 发地转变为无序的倾向，即△S>0 。
因为与有序体系相比，无序体系“更加 稳定”，可以采取更多的存在方式。
此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 并不说明在该条件下可能自发进行的反应能否 实际发生｡
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。
1．对于反应2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0，从