化学反应的方向

四、焓变、熵变共同决定反应的方向：
研究表明，在 温度、压强一定 的条件下，化学反应的方向是焓变
熵变共同影响的结果。反应方向的判据是ΔH - TΔS。
ΔH - TΔS<0 ΔH - TΔS=0 ΔH - TΔS>0
反应能 自发进行。 反应达到平衡状态。 反应不能 自发进行。
【归纳小结】 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向 ΔH -TΔS<0的方向进行，直到达到平衡状态。
ΔH＜0
CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－802.3 kJ/mol
(2)氢氧化亚铁被O2氧化：
4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)====4Fe(OH)3(s)
(3)氢气和氧气反应：
ΔH=-444.3 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)
根据ΔH、ΔS的正负，快速判断反应能否自发进行？
1.ΔH >0 ΔS<0 ΔH -TΔS 2.ΔH<0 ΔS>0 ΔH -TΔS 3.ΔH<0 ΔS<0 ΔH -TΔS 低温时小于0。 4.ΔH>0 ΔS>0 ΔH -TΔS 高温时小于0。
Fra Baidu bibliotek
> 0。 < 0。
ΔS
所有温度下 反应都能自 发进行
低温下反应 自发进行
一、化学反应的方向:
自发反应： 一定温度和压强下,无需外界帮助就能自动进行的反应。
说明： (1)外界帮助：指除温度、压强以外的条件，如通电、光照等。 (2)自发反应在 恰当条件 下才能实现。
观察以下能自发进行的化学反应的热化学方程式，
体会并总结这些自发反应的共同点是什么? 放热反应
(1)甲烷燃烧：
化学反应的方向
我们都知道水是从高处流向低处，
汇聚到湖泊、海洋等这种位置低、
高
稳定的地方。
山
【思考】（1）水能自发地从高
流 水
处流向低处吗？
（2）如何判断一个化学反应是
否能自发进行？
1.能利用焓变（ΔH）判断反应进行的方向。 2.理解熵(S)的概念；能利用熵变(ΔS)判断反应进行 的方向。 3.掌握焓变和熵变对反应方向的共同影响。（重点）
【练一练】 下列过程不能自发进行的是___B_D___。 A.天然气的燃烧CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=－802.3 kJ·mol-1 B.水由低处往高处流 C.铁在潮湿空气中生锈（放热反应） D.室温下水结成冰 E.NH4NO3溶解于水 F.NaCl溶解于水
ΔS＜0
【思考与交流】
思考上述过程的方向性，体会熵变与反应的自发性有何关系?
3.反应熵变与反应方向
这也是一条经验规律
反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。
【思考与交流】
熵减小的反应在一定条件下能自发进行吗？ 2Al(s)+Fe2O3(s)====Al2O3(s)+2Fe(s)
ΔS=-39.4 J·mol-1·K-1 熵减小的反应在一定条件下也可能自发进行。
（2）同一物质在不同状态时熵值（S）不同。
例如：S(水蒸气)>S(液态水)>S(冰)
2.了解化学反应的熵变：用ΔS表示。 指反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变。
ΔS = 反? 应产物的总熵-反应物的总熵
ΔS＞0混乱度增大
ΔS<0混乱度减小
因为：S(气态)>S(液态)>S(固态)
所以：生成气体的反应，气体的物质的量增大的反应，熵
高温
CaCO3(s) ==== CaO(s) + CO2(g) NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)====CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)
ΔH=37.30 kJ·mol-1
【归纳小结】 ΔH＜0的放热反应多数能自发进行，但不绝对， 吸热反应也有能自发进行的。 说明:反应焓变是制约化学反应能否自发进行的 因素之一，但不是唯一的因素。
值增大。
【练一练】
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) ΔS＞0
（2）CaCO3(s)====CaO(s) + CO2(g) ΔS＞0
（3）NaOH(s)====Na+(aq)+OH-(aq) ΔS＞0
（4）N2(g)+3H2(g)
高温高压 催化剂
2NH3(g)
高温下反应 自发进行
所有温度下 ΔH 反应都不能 自发进行
注意
反应的自发性只能判断出反应方向的理论可能性，不能 确定过程是否一定会发生和反应的速率。 例如：金刚石有向石墨转化的倾向。但是这种转化能否
发生，什么条件下才能发生，反应的快慢程度， 反应的程度如何，就不是能量判据和熵判据能解 决的问题了。
ΔH=－571.6 kJ/mol
二、焓变与化学反应方向的关系:
根据焓变ΔH（能量）判断
这是一条经验规律
研究表明，ΔH＜0的放热反应多数能自发进行。 即体系趋向于从高能状态转变为低能状态（稳定）。
【思考与交流】
吸热过程有能自发进行的吗？
室温下冰块的融化； 硝酸铵(NH4NO3)的溶解；
NH4NO3(s)====NH4+(aq)+NO3-(aq)
【拓展提高】
有些自发过程与能量高低无关，用焓变无法解释清楚。 例如：同温同压条件下气体的混合
H2
O2
O2
H2
研究发现决定反应能否自发进行的另一因素——熵。
熵是衡量一个体系 混乱度 的物理量，用符号S表示。
三、熵变与化学反应方向的关系:
1.认识“熵” ——符号S，单位是J·mol-1·K-1
（1）熵值越大，体系的无序性越高，即混乱度越大。
认识常见的自发过程
像这样在一定条件下不需 外力作用就能自动进行的 过程,叫做自发过程。 自然界中的水总是从高处往低 处流，具有方向性。
【思考与交流】
学过的很多化学反应具有方向性，试举例说明： 1.煤气在空气中点燃就能燃烧； 2.酸碱混合就发生中和反应； 3.铁器暴露在潮湿空气中容易生锈； 4.甲烷和氧气的混合气体遇明火就能爆炸； 5.锌与CuSO4溶液反应生成Cu和ZnSO4…… 这些过程都是自发的，其逆过程是非自发的。
1.放热反应(ΔH＜0)多数能自发进行。 2.常温常压下，ΔS>0的反应多数能自发进行。 3.焓变、熵变共同影响化学反应的方向。
化学反应向ΔH-TΔS<0 的方向自发进行。 4.ΔH、ΔS的作用相反，且相差不大时，
温度可能对化学反应的方向起决定性作用。
化学反应的方向 共同 影响