人教版高中化学选修4 化学反应原理 第二章 第四节 化学反应进行的方向(第1课时)
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熵变是反应能否自发进行的 一个因素,但不是惟一因素。
2014年6月22日星期日 15
化学反应进行的方向
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
S(熵变)>0
焓变
焓(H)判据
熵(S)判据
放热反应
2、物质的混乱度趋于增加
熵增原理
熵变
化学反应能否自发进行
H<0 H>0 H<0 H>0
2014年6月22日星期日
27
化学反应进行的方向
5、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
2、碳酸铵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
2014年6月22日星期日
26
化学反应进行的方向
3、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 4、自发进行的反应一定是∶（ D ） 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
2、熵判据
火柴散落过程混乱度如何变化？ 从混乱度角度分析它们为什么可以自发？
【归纳与总结】
自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体 系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是 反应方向的另一判据——熵判据
混乱度越大越稳定，△S > 0 有利于反应自发进行。
2014年6月22日星期日
13
化学反应进行的方向
反应在该状况下能否自发 进行
＜０
＞０ ＞０ ＜０
＞０
＜０ ＞０ ＜０
＜０ ＞０
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
19
2014年6月22日星期日
化学反应进行的方向
3、复合判据—自由能变化△G
△G＝△H－T △S △G单位：kJ/mol
2014年6月22日星期日 11
化学反应进行的方向
同一物质，在气态时熵最大，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
在密闭条件下，体系有由有序自 发地转变为无序的倾向 －－熵增
2014年6月22日星期日 12
化学反应进行的方向
新课标人教版高中化学课件系列
选修4 化学反应原理 第二章 化学反应速率和化学平衡
第四节 化学反应进行的方向 第1课时
2014年6月22日星期日
1
化学反应进行的方向
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 化学反应的限度 ——化学平衡
化学反应进行的方向
——
?
2014年6月22日星期日
2014年6月22日星期日
29
化学反应进行的方向
7、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)
化学反应进行的方向
日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经 验规律→能量判据（焓判据）∶体系趋向于从 高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做 功或者释放热量即△H ﹤0）。 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。
思考：是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的？
△S = 494.4 J· mol-1· K-1 mol-1 CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g) △H = 110.5 kJ· △S = -89.36 J· mol-1· K-1
2014年6月22日(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s) △H = -444.3kJ· mol-1 △S = -280.1 J· mol-1· K-1 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g) △H (298K)= 178.2 kJ· mol-1 △S (298K)= 169.6 J· mol-1· K-1
2014年6月22日星期日
28
化学反应进行的方向
6、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
导致混乱度增加的一些因素
1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。 2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应。
2014年6月22日星期日
14
化学反应进行的方向
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
结论：△S > O有利于反应自发进行， 自发反应不一定要△S > O
2014年6月22日星期日 24
化学反应进行的方向
知 识 总
共同影响
结
化学反应的方向
温度
影响因素： 反应焓变 反应熵变
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
2014年6月22日星期日 25
化学反应进行的方向
【随堂训练】
1、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
2014年6月22日星期日 5
化学反应进行的方向
共同特点：△H < O 即放热反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳 定，△H < O 有利于反应自发进行
2014年6月22日星期日
6
化学反应进行的方向
1、能量判据（焓判据）
反应物的总能量高
放 热 反 应
△H ＜0
生成物的总能量低
2014年6月22日星期日 7
③NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)
加热
反应能否自发还与温度有关
要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须 综合考虑反应的焓变△H和熵变△S
2014年6月22日星期日 17
化学反应进行的方向
吉 布 斯
2014年6月22日星期日
18
化学反应进行的方向
科 学 视 野 请阅读所给信息，然后回答问题 信息：体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵变 对反应体系的影响： G= H-TS（Ｔ为热力学温度， 均为正值）。在恒温、恒压下，用G判断化学反应在该 状况时自发进行的方向显得更为科学（当G <0时可自 发进行）。 H Ｓ Ｇ
2014年6月22日星期日 23
化学反应进行的方向
【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。例如涂 有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀 过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。 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。例如水泵可以把水从低水位 升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石， 实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的 本质仍然是非自发性的。
食盐溶解于水；
自然界中水总是从高处往低处流；
火柴棒散落等。
能量由高到低
4
2014年6月22日星期日
化学反应进行的方向
下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这 些反应能自发进行的主要原因吗？ C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5 kJ· mol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -822 kJ· mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) △H = -1648.4 kJ· mol-1 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) △H = -546.6 kJ· mol-1
2014年6月22日星期日
31
2014年6月22日星期日 8
化学反应进行的方向
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2· 8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)
△H ﹥ O
结论：△H < O有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要△H < O
焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟 一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
2014年6月22日星期日 9
化学反应进行的方向
有序
混乱
2014年6月22日星期日 10
化学反应进行的方向
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，符号 为S ——体系的无序性越高，即混乱度越高，熵 值就越大
2014年6月22日星期日
S>0 S<0 S<0 S>0
自发进行 不自发进行
不能定性判断 不能定性判断
16
化学反应进行的方向
思考交流： 根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓 变、熵变与反应方向 焓变 熵变 能否自发 ①NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) ﹤0
②NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)
2
化学反应进行的方向
自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能
自动进行的过程。
自发反应：在一定条件下不需外界帮助就能自动
进行的反应，称为自发反应。
2014年6月22日星期日
3
化学反应进行的方向
这些生活中的现象将向何方 电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动； 发展，我们非常清楚，因为它们 室温下冰块自动融化； 有明显的自发性——其中是否蕴 墨水扩散； 藏了一定的科学原理？
8、某化学反应其△H= —122 kJ·mol-1，∆S= 231 J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进 行 ( A ) A．在任何温度下都能自发进行 B．在任何温度下都不能自发进行 C．仅在高温下自发进行 D．仅在低温下自发进行
2014年6月22日星期日 30
Thanks 谢谢您的观看！
△ G<0，反应可自发进行
△ G=0，反应到达平衡状态 △ G>0，反应不能自发进行
2014年6月22日星期日 20
化学反应进行的方向
△S
△H
2014年6月22日星期日
21
化学反应进行的方向
判断下列反应能否自发进行
-1 △ H = -78.03 kJ· mol 2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)
2014年6月22日星期日 15
化学反应进行的方向
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
S(熵变)>0
焓变
焓(H)判据
熵(S)判据
放热反应
2、物质的混乱度趋于增加
熵增原理
熵变
化学反应能否自发进行
H<0 H>0 H<0 H>0
2014年6月22日星期日
27
化学反应进行的方向
5、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
2、碳酸铵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
2014年6月22日星期日
26
化学反应进行的方向
3、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 4、自发进行的反应一定是∶（ D ） 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
2、熵判据
火柴散落过程混乱度如何变化？ 从混乱度角度分析它们为什么可以自发？
【归纳与总结】
自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体 系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是 反应方向的另一判据——熵判据
混乱度越大越稳定，△S > 0 有利于反应自发进行。
2014年6月22日星期日
13
化学反应进行的方向
反应在该状况下能否自发 进行
＜０
＞０ ＞０ ＜０
＞０
＜０ ＞０ ＜０
＜０ ＞０
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
19
2014年6月22日星期日
化学反应进行的方向
3、复合判据—自由能变化△G
△G＝△H－T △S △G单位：kJ/mol
2014年6月22日星期日 11
化学反应进行的方向
同一物质，在气态时熵最大，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
在密闭条件下，体系有由有序自 发地转变为无序的倾向 －－熵增
2014年6月22日星期日 12
化学反应进行的方向
新课标人教版高中化学课件系列
选修4 化学反应原理 第二章 化学反应速率和化学平衡
第四节 化学反应进行的方向 第1课时
2014年6月22日星期日
1
化学反应进行的方向
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 化学反应的限度 ——化学平衡
化学反应进行的方向
——
?
2014年6月22日星期日
2014年6月22日星期日
29
化学反应进行的方向
7、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)
化学反应进行的方向
日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经 验规律→能量判据（焓判据）∶体系趋向于从 高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做 功或者释放热量即△H ﹤0）。 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。
思考：是不是所有自发进行的化学 反应都是放热的？
△S = 494.4 J· mol-1· K-1 mol-1 CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g) △H = 110.5 kJ· △S = -89.36 J· mol-1· K-1
2014年6月22日(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s) △H = -444.3kJ· mol-1 △S = -280.1 J· mol-1· K-1 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g) △H (298K)= 178.2 kJ· mol-1 △S (298K)= 169.6 J· mol-1· K-1
2014年6月22日星期日
28
化学反应进行的方向
6、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
导致混乱度增加的一些因素
1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。 2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应。
2014年6月22日星期日
14
化学反应进行的方向
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
结论：△S > O有利于反应自发进行， 自发反应不一定要△S > O
2014年6月22日星期日 24
化学反应进行的方向
知 识 总
共同影响
结
化学反应的方向
温度
影响因素： 反应焓变 反应熵变
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
2014年6月22日星期日 25
化学反应进行的方向
【随堂训练】
1、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
2014年6月22日星期日 5
化学反应进行的方向
共同特点：△H < O 即放热反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳 定，△H < O 有利于反应自发进行
2014年6月22日星期日
6
化学反应进行的方向
1、能量判据（焓判据）
反应物的总能量高
放 热 反 应
△H ＜0
生成物的总能量低
2014年6月22日星期日 7
③NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)
加热
反应能否自发还与温度有关
要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须 综合考虑反应的焓变△H和熵变△S
2014年6月22日星期日 17
化学反应进行的方向
吉 布 斯
2014年6月22日星期日
18
化学反应进行的方向
科 学 视 野 请阅读所给信息，然后回答问题 信息：体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵变 对反应体系的影响： G= H-TS（Ｔ为热力学温度， 均为正值）。在恒温、恒压下，用G判断化学反应在该 状况时自发进行的方向显得更为科学（当G <0时可自 发进行）。 H Ｓ Ｇ
2014年6月22日星期日 23
化学反应进行的方向
【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。例如涂 有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀 过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。 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。例如水泵可以把水从低水位 升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石， 实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的 本质仍然是非自发性的。
食盐溶解于水；
自然界中水总是从高处往低处流；
火柴棒散落等。
能量由高到低
4
2014年6月22日星期日
化学反应进行的方向
下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这 些反应能自发进行的主要原因吗？ C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5 kJ· mol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -822 kJ· mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) △H = -1648.4 kJ· mol-1 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) △H = -546.6 kJ· mol-1
2014年6月22日星期日
31
2014年6月22日星期日 8
化学反应进行的方向
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2· 8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)
△H ﹥ O
结论：△H < O有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要△H < O
焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟 一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
2014年6月22日星期日 9
化学反应进行的方向
有序
混乱
2014年6月22日星期日 10
化学反应进行的方向
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，符号 为S ——体系的无序性越高，即混乱度越高，熵 值就越大
2014年6月22日星期日
S>0 S<0 S<0 S>0
自发进行 不自发进行
不能定性判断 不能定性判断
16
化学反应进行的方向
思考交流： 根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓 变、熵变与反应方向 焓变 熵变 能否自发 ①NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) ﹤0
②NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)
2
化学反应进行的方向
自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能
自动进行的过程。
自发反应：在一定条件下不需外界帮助就能自动
进行的反应，称为自发反应。
2014年6月22日星期日
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化学反应进行的方向
这些生活中的现象将向何方 电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动； 发展，我们非常清楚，因为它们 室温下冰块自动融化； 有明显的自发性——其中是否蕴 墨水扩散； 藏了一定的科学原理？
8、某化学反应其△H= —122 kJ·mol-1，∆S= 231 J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进 行 ( A ) A．在任何温度下都能自发进行 B．在任何温度下都不能自发进行 C．仅在高温下自发进行 D．仅在低温下自发进行
2014年6月22日星期日 30
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△ G<0，反应可自发进行
△ G=0，反应到达平衡状态 △ G>0，反应不能自发进行
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化学反应进行的方向
△S
△H
2014年6月22日星期日
21
化学反应进行的方向
判断下列反应能否自发进行
-1 △ H = -78.03 kJ· mol 2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)