化学反应的方向及判断依据

？
观察与思考
问题：
为什么有些吸热反应或吸热过程也能自发 进行呢？
讨论、假说：
2NH 4Cl (s) Ca(OH )2 (s) 2NH 3 ( g ) CaCl2 (s) 2H 2O(l )
CaCO3 (s)
高温
CaO(s) + CO2 (g)
消石灰与氯化铵的反应有氨气生成，碳酸钙分解 生成二氧化碳气体，可能有气体生成使体系的混乱度 增大是反应能自发的原因之一。 NH4NO3(S) NH4+(aq) + NO3-(aq)
硝酸铵溶于水后，硝酸根离子和铵根离子由规则 的排列转化为能在水中自由地运动，即由有序转变为 无序，体系的混乱度增大。
有序
混乱
墨水滴入水中
气体的扩散
固体的溶解
一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？
如果没有法律的制约，世界会怎样？
下课铃一响教室里会怎样？
你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？
（克 德劳 国修 ）斯
△S > 0
说明反应的混乱度增大。
反应的△ S越大,越有利于反应自发进行，这个判 据叫熵判据。
练习：判断下列反应熵变大小：
1、N2+3H2=2NH3 2、2C+O2=2CO
3、CaCO3=CaO+CO2
【探究】下列自发过程熵变的特点 1、冰→ 液态水 → 水蒸气 2、氯化钠晶体溶于水
3、自发进行的吸热反应：
△H= + 56.76 kJ· mol-1 ，
能自发进行的原因是 （ 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
D
）
针对性练习：
1.能用能量判据判断下列过程的方向的是（ ） A A. 水总是自发的由高处往低处流 B. 放热反应容易自发进行，吸热反应不能自 发进行 C. 有序排列的火柴散落时成为无序排列 D. 多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排 列的几率大
练
4.下列说法正确的是 自发的
习
（
C ）
A. 放热反应都是自发的，吸热反应都是非 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
练
4NO2(g) + O2(g)
习
5. 250C和1.01×105Pa时，反应: 2N2O5(g) =
△H＜0，即体系趋向于从高能状态转变为低能
状态。
影响化学反应自发进行的因素探究
1.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。
3.下列过程属于熵增加的是（ ）AB A.固体的溶解过程 B.气体扩散过程 C.水蒸气变为液态水 D.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 4.下列说法中，正确的是（ ） B A.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减 小或不变 B.自发反应在恰当条件下才能实现 C.自发反应在任何条件下均能实现 D. 同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
总
结
共同影响
化学反应的方向
影响因素： 反应焓变
能量判据
吸热 放热
反应熵变
熵判据
熵增 熵减
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
习 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
2.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： C(石墨，s)+O2（g）=CO2 （g） △H=-393.5kJ/mol C(金刚石，s)+O2 （g） =CO2 （g） △H=-395.4kJ/mol 关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（ ） A.石墨转化为金刚石是自发进行的过程 BC B.金刚石转化为石墨是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低 D.金刚石比石墨能量低
自由能公式（吉布斯-亥姆霍兹公式）
ΔG = ΔH－TΔS
(1).如果Δ G<0，过程是自发的； (2).如果Δ G>0，过程是非自发的； (3).如果Δ G＝0，体系处于平衡状态。
因此，凡是熵增大的放热 反应，都是自发反应。
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。
影响化学反应自动发生的因素探究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教科书P34后面两个方程式
其他反应事实：硝酸铵的溶解过程是吸热过程却能自发进行； 碳酸钙常温下不能自发进行，但高温下也能自发进行。
小结：
（1）大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 （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
2. 熵变与反应方向
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：反应前后体系的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
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 .
(1) 一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助可以 是如通电、光照等。（水生成与分解） (2)自发反应在恰当条件下才能实现.
教科书 P34 页
影响化学反应自发进行的因素探究
教科书P34页
这些反应在一定条件下能发生反应有何特点？
共同特点
5.下列反应中在高温下不能自发进行的是（ A.CO(g)=C(s) +1/2O2(g) A B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) C.(NH4) 2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) D.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)
）
6.下列说法完全正确的是( ) D A.放热反应均是自发反应 B.ΔS为正值的反应均是自发反应 C.物质的量增加的反应，ΔS为正值 D.如果ΔH和ΔS均为正值，当温度升高时， 反应可能自发进行
N2O5分解：
2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g)
碳酸铵的分解：
△H=+56.7kJ/mol
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) 共同点：熵（S）增加
△H=+74.9 kJ/mol
化学反应能否自发进行的判据
正确判断一个化学反应是否能够自发进行 体系能量降低和混乱度增大都有促使反应 自发进行的倾向。所以要正确判断一个反 应是否能自发进行，必须综合考虑反应的 焓变△H即能量判据和熵变△S 即熵判据.
冰融化 水往低处流 自然界中的自发过程体现了 自然界变化的方向性
一、自发反应——化学反应的方向
问题1：自然界中有许多自然而然发生的现象，物质间
的化学反应是否也能自然发生呢？请联系已学知识举例。 (1)在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水； (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。
7.下列反应中，ΔS最大的是( ) A A.CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g) B.2SO2(g)+O2(g)＝2SO3(g) C.N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g) D.CuSO4(s)+5H2O(l)＝CuSO4•5H2O(s) 8.某反应２AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆 反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( ) A.ΔH < 0，ΔS > 0 C B. ΔH < 0，ΔS <0 C. ΔH > 0，ΔS > 0 D. ΔH > 0，ΔS < 0
D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同 影响有关
练
习
2. 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 3. 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