1、第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向化學(xué)反應(yīng)進行的方向?qū)W習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性了解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性2.通過通過“有序有序”和和“無序無序”的對比，了解熵和的對比，了解熵和熵變的概念熵變的概念3.初步了解焓變和熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響，初步了解焓變和熵變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響，能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。能用焓變和熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。 有關(guān)化學(xué)反應(yīng)進行的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)進行的 、 和和 是是化學(xué)反應(yīng)原理的三個重要化學(xué)反應(yīng)原理的三個重要 組成部分。組成部分。 科學(xué)家科學(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于 “ ” 和由和由“ ” 變

2、為變?yōu)椤?” 的自然現(xiàn)象，的自然現(xiàn)象，提出了相互關(guān)聯(lián)的提出了相互關(guān)聯(lián)的 判據(jù)和判據(jù)和 判據(jù)，為最判據(jù)，為最終解決上述問題提供了必要的依據(jù)。終解決上述問題提供了必要的依據(jù)。 方向方向快慢快慢限度限度最低最低有序有序無序無序焓焓熵熵列舉：列舉：你所知的常見的自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)你所知的常見的自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)自然界中的水由高處往低處流。自然界中的水由高處往低處流。自由落體運動自由落體運動鐵器暴露于潮濕的空氣中會生銹鐵器暴露于潮濕的空氣中會生銹 H0NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) H0CaO (s)+ H2O(l) = Ca(OH)2(aq) H0體系從高

3、能狀態(tài)體系從高能狀態(tài)低能狀低能狀態(tài)態(tài)特點：特點：特點：特點：放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)一、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)1.自發(fā)過程自發(fā)過程(1)含義含義外力外力自動進行自動進行在一定條件下，不用借助于在一定條件下，不用借助于_就可以就可以_的過的過程。程。(2)特點特點高能高能無序無序體系趨于從體系趨于從_狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開狀態(tài)狀態(tài)(體系對外體系對外部部_或者或者_熱量熱量)。在密閉條件下，體系有從在密閉條件下，體系有從_自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)開的的傾向。傾向。低能低能做功做功釋放釋放有序有序2.自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)自發(fā)自發(fā) 在給定的一組條件下，可以在給定的一組條件下，可以_地進行到顯著程度地

4、進行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。的化學(xué)反應(yīng)。討論：討論： 是否可以根據(jù)一個反應(yīng)的焓變來判斷反應(yīng)進行的方向？是否可以根據(jù)一個反應(yīng)的焓變來判斷反應(yīng)進行的方向？即：當(dāng)即：當(dāng)H0時該反應(yīng)自發(fā)進行？時該反應(yīng)自發(fā)進行？不能不能結(jié)論：結(jié)論：用焓判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向存在用焓判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向存在 局限性。局限性。 N2(g) + 3H2(g)=2NH3(g) H0下列反應(yīng)可以自發(fā)進行：下列反應(yīng)可以自發(fā)進行： 2N2O5(g)=4NO2(g) + O2(g) H0（NH4)2CO3(s) =NH4HCO3(s) + NH3(g) H0 說明：說明：有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行，有些放熱反應(yīng)不有些吸熱反應(yīng)也

5、可以自發(fā)進行，有些放熱反應(yīng)不能自發(fā)進行。如：能自發(fā)進行。如：在自然界中還存在著一些與能量狀態(tài)的高低無關(guān)的在自然界中還存在著一些與能量狀態(tài)的高低無關(guān)的自發(fā)進行的過程：自發(fā)進行的過程： 氣溫升高，冰雪自動融化。氣溫升高，冰雪自動融化。 硝酸銨溶于水硝酸銨溶于水 十里桂花香十里桂花香 酒香不怕巷子深酒香不怕巷子深思考：思考：是什么因素推動體系變化呢？是什么因素推動體系變化呢？ 在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)化為無序的在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)化為無序的傾向，與有序體系相比，無序體系傾向，與有序體系相比，無序體系“更加穩(wěn)定更加穩(wěn)定”。 二、化學(xué)反應(yīng)進行方向的判據(jù)1.焓判據(jù)焓判據(jù)焓變焓變放熱

6、反應(yīng)過程中體系能量放熱反應(yīng)過程中體系能量 ，具有自發(fā)進行的傾向，因此可，具有自發(fā)進行的傾向，因此可用用_來來判斷反應(yīng)進行的方向。判斷反應(yīng)進行的方向。2.熵判據(jù)熵判據(jù)降低降低 (1)熵：熵： 用來度量體系用來度量體系 程度的物理量，熵值越大，程度的物理量，熵值越大， 程程度越大，符號為度越大，符號為 ，單位：，單位：“Jmol1K1”。 (2)熵值大小的比較：熵值大小的比較： 同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為：同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為： S(g) S(l) S(s)?；靵y混亂混亂混亂S (3)熵增原理：熵增原理： 在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵在與外界隔絕的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)

7、致體系的熵 ，即熵變即熵變(符號符號S) 零。零。 (4)熵判據(jù)：熵判據(jù)： 體系有自發(fā)地向混亂度體系有自發(fā)地向混亂度 (即即 )的方向轉(zhuǎn)變的傾的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用向，因此可用 來判斷反應(yīng)進行的方向。來判斷反應(yīng)進行的方向。增加增加大于大于增大增大熵增加熵增加熵變熵變思考：思考：如果一個反應(yīng)的熵變大于零，該反應(yīng)是否一定自發(fā)進行？如果一個反應(yīng)的熵變大于零，該反應(yīng)是否一定自發(fā)進行？不一定。不一定。自發(fā)自發(fā)反應(yīng)反應(yīng)與熵與熵變的變的關(guān)系關(guān)系結(jié)論結(jié)論熵判據(jù)熵判據(jù)反應(yīng)熵變是與反應(yīng)進行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決反應(yīng)熵變是與反應(yīng)進行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的唯一因素。定反應(yīng)能否自

8、發(fā)進行的唯一因素。許多熵增的反應(yīng)在常溫、許多熵增的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。常壓下可以自發(fā)進行。有些熵增的反應(yīng)在常溫、有些熵增的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進行常壓下不能自發(fā)進行常溫常壓下熵減的反應(yīng)常溫常壓下熵減的反應(yīng)也可以自發(fā)進行也可以自發(fā)進行3.復(fù)合判據(jù)復(fù)合判據(jù)焓判據(jù)焓判據(jù)熵判據(jù)熵判據(jù)焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，又都不能獨立地作為自發(fā)性的焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，又都不能獨立地作為自發(fā)性的判據(jù)，判據(jù)，_和和_組合成的復(fù)合判據(jù)將更適合于所有的過程組合成的復(fù)合判據(jù)將更適合于所有的過程。 熱的熵?zé)岬撵?的反應(yīng)一定能自發(fā)進行。氣體分子總數(shù)增多的反應(yīng)一定能自發(fā)進行。氣體分子總數(shù)增多的反

9、應(yīng)，一般都是的反應(yīng)，一般都是 的反應(yīng)。的反應(yīng)。是否一定會發(fā)生是否一定會發(fā)生發(fā)生的速率發(fā)生的速率二、大量事實告訴我們，過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，二、大量事實告訴我們，過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程不能確定過程 和過程和過程 。注意注意一、在討論過程的方向問題時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。一、在討論過程的方向問題時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用（輸入能量），就可能出現(xiàn)相如果允許外界對體系施加某種作用（輸入能量），就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。如用水泵從低處抽水、高溫時石灰石分解等。反的結(jié)果。如用水泵從低處抽水、高溫時石灰石分解等。放放增加

10、增加熵增熵增已知在等溫等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為G= HTSHTS0 反應(yīng)不能自發(fā)進行A.高于 409 K B.低于 136 KC.高于 136 K 而低于 409 KD.低于 409 KA設(shè)反應(yīng) A(s) D(g)E(g)，HTS(4 50011T)J/mol，要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須（ ）名師點撥：名師點撥：要防止反應(yīng)發(fā)生，需滿足要防止反應(yīng)發(fā)生，需滿足HTS0，解不等式，解不等式4 50011T0，得，得 T409 K。利用自由能判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向利用自由能判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)的理解【例 1】下列關(guān)于反應(yīng)的說法正確的是()。A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反

11、應(yīng)都是非自發(fā)的B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn)D.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)C判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向【例 2】已知在等溫等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為HTS0 反應(yīng)不能自發(fā)進行A.高于 409 K B.低于 136 KC.高于 136 K 而低于 409 KD.低于 409 KA設(shè)反應(yīng) A(s) D(g)E(g)，HTS(4 50011T)J/mol，要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須（ ）名師點撥：名師點撥：要防止反應(yīng)發(fā)生，需滿足要防止反應(yīng)發(fā)生，需滿足HTS0，解不等式，解不等式4 50011T0，得，得 T409 K。例例3.下列關(guān)于下列關(guān)于

12、HTS 說法中正確的是（說法中正確的是（ ） A.HTS 可用于判斷所有條件下的反應(yīng)能否自發(fā)進行B.HTS 只用于判斷溫度、體積一定的反應(yīng)能否自發(fā)進行C.HTS 只用于判斷溫度、壓強一定的反應(yīng)能否自發(fā)進行D.HTS0 的反應(yīng)，在該條件下一定劇烈反應(yīng)C解析：HTS 這個判據(jù)只能用于一定溫度和壓強條件下的反應(yīng)，不能用于其他條件(如溫度、體積一定)下的反應(yīng)，所以選項 A、B 都不正確，C 正確。HTS0 能判定反應(yīng)自動發(fā)生的趨勢，即反應(yīng)發(fā)生的可能性，不能說明反應(yīng)是否劇烈，所以 D 錯。DA.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.熵增加的反應(yīng)D.熵減少且吸熱的反應(yīng)2.下列關(guān)于判斷過程的方向的說法正確的是()。A.所有自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)都是