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化学反应的方向
第三节 化学反应的方向
化学反应进行的快慢
化学反应的限度
化学反应进行的方向
——化学反应速率
——化学平衡
——焓、熵、复合判据
1、了解自发过程和自发反应。
2、了解熵变的概念。
3、初步了解焓变和熵变与反应进行的方向之间的关系。
4、根据ΔG=ΔH－TΔS和所给数据判断化学反应进行的方向。
学习目标
生活中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。
高山流水
高能状态
低能状态
水总是自发地从高处往低处流——有趋向于最低能量状态的倾向。
新课导入
一定的条件下，不需要其它外力作用（做功、通电等）就能自动进行的过程称为自发过程，其逆过程是非自发过程。
冰融化
墨水扩散
自发过程：
自发过程特点：
1.体系趋向从高能状态转变为低能状态（能量减少）。
2.体系有从有序自发转变为无序的倾向（混乱度增大）。
在给定的条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。如：钢铁生锈。
【思考】自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？
注意定义里的“给定条件”。如氢气和氧气反应需要点燃，但也是自发反应。
自发反应：
1.下列关于自发过程的叙述正确的是（ )
A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程。
B.需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程。
C.体系趋向从高能状态转变为低能状态。
D.常温下，2H2O=2H2+O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应
C
【课堂练习】
交流与思考
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？它们有何共同特点？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5kJ·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
共同特点：△H < 0 即放热反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H < 0 有利于反应自发进行
能量判据（焓判据）∶
自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态（ △ H<0）。
即△H＜0的反应有自发进行的倾向。
多数能自发进行的化学反应是
放热反应
反应物的总能量高
生成物的总能量低
放热反应
△H＜0
焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。
化学反应进行方向的焓判据
1、自发进行的吸热反应
N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol
碳铵的分解：
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
2、两种理想气体的混合可顺利自发进行，无须借助外力
（ △H = 0 ）；
自发反应一定是焓减的反应吗？
△H < 0有利于反应自发进行，自发反应不一定要△H < 0
焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
不需要外界的任何作用，气体通过分子的扩散自发地混合均匀。
这些过程
共同特点：
混乱度小（有序）
混乱度大（无序）
自发的
化学反应进行的方向与熵变
定义：
符号： 单位：
同一物质存在状态：
体系越无序，混乱度越大，熵值越大
熵
克劳修斯
（德国）
描述体系混乱度的物理量。
S
J mol-1 K-1
对于同一反应：
体系的混乱度（即熵值）增加， ΔS＞0，
反应有自发的倾向。
S(g)＞ S(l) ＞ S(s)
气体分子数越多，熵值越大
很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0
Zn(s) + H2SO4(aq) = ZnSO4(aq) + H2 (g)
2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2 (g)
化学反应进行的方向与熵变
△S=S生成物总熵－S反应物总熵
△S越大，越有利于反应自发进行
2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) 　△H=+56.7kJ/mol
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
思考:这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？
两个反应都是熵增，△S＞0，有利于自发反应
导致熵增(△S＞0）的一些因素
(1)同一物质熵值，固态<液态<气态
(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多的反应。
(4)生成气体的反应。
有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0
Fe(OH)2(s) + O2(g) + H2O (g) ＝ Fe(OH)3(s)
2NO (g) + 2CO (g) ＝ N2 (g) + 2CO2 (g) 　
不能 只根据 熵增 或 熵减 来判断 化学反应的方向。
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2.下列过程中△S<0的是（ )
A.H2O(I)=H2O(g)
B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
D.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
C
【课堂练习】
3.关于下列过程熵变的判断不正确的是（ )
A.溶解少量食盐于水中，△S>0
B.纯碳和氧气反应生成CO(g),△S>0
C.H2O(g)变成液态水，△S>0
D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g),△S>0
C
【课堂练习】
一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关，在等温、等压下的封闭体系中，自由能变化(△G)综合反应了体系焓变和熵变对自发过程的影响
△G<0，反应自发
△G=0，反应达平衡状态
△G>0，反应不自发
△G=△H-T△S
3、复合判据--自由能变化△G
单位：kJ/mol
反应在该状况下能否自发进行
＜０ ＞０
＞０ ＜０
＞０ ＞０
＜０ ＜０
＜０
自发进行
＞０
不自发进行
低温时＞０,高温时＜０
低温时＜０,高温时＞０
低温自发,高温不自发
H
Ｓ
Ｇ
低温不自发,高温自发
温度对反应自发性影响的情况
“大大高温，小小低温”
△G=△H-T△S
2、判断下列反应什么条件下能自发进行？
(1) 钠与水反应
(2) NH3(g)+HCl(g) =NH4Cl(s)
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
(4) 2CO(g)=2C(s)+O2(g)
△H <0 △S>0
自发进行
△H <0 △S <0
低温自发进行
△H >0 △S>0
高温自发进行
△H >0 △S<0
非自发进行
判一判
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。
注意
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。
1、下列反应中，熵减小的是（ ）
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)
D
【课堂练习】
2、下列说法正确的是∶（ ）
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。
C
【课堂练习】
3、250C和1.01×105Pa时，反应 N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+56.76kJ/mol，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
【课堂练习】

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