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第三节 化学反应的方向
第二章 化学反应速率与化学平衡
任务一 自发过程与自发反应
自发过程：在一定条件下，无需持续外力作用就可以自动发生的过程。
电流
墨水扩散
高山流水
热茶变凉
高　处
低　处
高电位
低电位
有序
无序
高温
低温
自发
自发
自发
自发
有趋向于低能量状态无序状态和的倾向
任务一 自发过程与自发反应
自发反应：
钢铁生锈
金属置换
燃料燃烧
在一定条件下，可以自发进行（不用借助外力）到显著程度的化学反应，具有方向性。
加热、通电等
自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？
非也~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。
任务一 自发过程与自发反应
自发过程
自发反应
非自发过程
在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。
在一定条件下，不需外界帮助就能自动进行的反应。
在一定条件下，需要持续外力作用才能维持进行的过程。
共同特点：①高能 → 低能（对外做功或释放热量） ②有序 → 无序（无序体系更加稳定）。
特征：具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行。
活塞
活塞
电解水实验
任务二 化学反应进行方向的判据——焓判据
NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)
铁生锈：2Fe(s)+3/2O2(g)= Fe2O3(s)
请说说下列反应能够自发进行的原因。
△H<0
△H= -57.3 kJ·mol-1
△H= -572kJ·mol-1
△H= -636.1 kJ·mol-1
△H= -824kJ·mol-1
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(焓减原理)。
焓判据
任务二 化学反应进行方向的判据——焓判据
问题：是不是所有自发进行的化学反应都是放热的？
结论：△H <0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H<0
焓变只是反应能否自发进行的一个因素，但不是惟一因素。
①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) ΔH=+31.4kJ/mol
②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) ΔH=+109.8kJ/mol
③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑ ΔH ＞0
思考：什么因素驱动了吸热反应的自发进行？
任务二 化学反应进行方向的判据——熵判据
生活中的自发过程：
品红在水中扩散
蒸汽扩散
这些过程共同特点
混乱度小（有序）
混乱度大（无序）
自发的
任务二 化学反应进行方向的判据——熵判据
熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S 表示。
①与物质的量的关系
物质的量越大→粒子数越多→熵值越大
②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s)
③不同物质熵值的关系：
I、物质组成越复杂→熵值越大
II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多→熵值越大
影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大
1g冰
1g液态水
1g水蒸气
熔化
蒸发
德国克劳修斯
任务二 化学反应进行方向的判据——熵判据
熵变：反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变,用ΔS表示。
ΔS = S生成物总熵－S反应物总熵
熵判据：孤立或绝热体系，自发过程向着熵增的方向进行。（△S＞0）
①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) ΔH=+31.4kJ/mol
②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) ΔH=+109.8kJ/mol
③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑ ΔH ＞0
反应都是混乱度增大的反应。熵增，△S＞0，有利于自发反应。
①2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) ΔS=－39.35J mol-1 K-1＜0
②NH3(g) +HCl(g) =NH4Cl(s) ΔS＜0
自发反应不一定要ΔS>0
任务二 化学反应进行方向的判据——复合判据
2. 物质的混乱度趋于增加
1. 物质具有的能量趋于降低
H<0
S>0
焓(H)判据
熵(S)判据
放热反应
焓变 熵变 化学反应能否自发进行
自发进行
不自发进行
不能定性判断
不能定性判断
H<0
H<0
H>0
H>0
S>0
S>0
S<0
S<0
熵增原理
思考：那怎么来判断一个反应自发进行的方向呢？
任务二 化学反应进行方向的判据——复合判据
美国物理化学家吉布斯
研究表明：在等温、等压条件下，化学反应总是向着自由能
减小ΔG＜0的方向进行，直到达到平衡。
复合判据：ΔG = ΔH - TΔS
(G ：自由能 T：热力学温度/开尔文温度，25℃=298K)
ΔG = △H - TΔS ＜0 反应能自发进行
ΔG = △H - TΔS ＞0 反应不能自发进行
ΔG = △H - TΔS ＝0 反应达到平衡状态
反应进行方向的判断方法：
任务二 化学反应进行方向的判据——复合判据
△H
△S
H>0
S>0
高温下
反应自发进行
H>0
S<0
所有温度下
反应不能自发进行
H<0
S>0
所有温度下
反应自发进行
H<0
S<0
低温下
反应自发进行
ΔG = ΔH - TΔS
大大高温
小小低温
焓变为负，熵变为正，即使全世界绝对零度，爱你依旧自发！
知识总结
化学反应进行的方向
复合判据
熵判据
焓判据
H < 0 有利于反应自发进行,但自发反应不一定要 H < 0
很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0;但有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0
ΔG = ΔH﹣TΔS
一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2 (g) CH3OH(g) +H20(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为KJ/mol)的变化。关于该反应的下列说法中，正确的是
A.ΔH>O，ΔS>0
B.ΔH>O，ΔS<0
C. ΔH<0，ΔS<0
D.ΔH<0，ΔS>0
课堂练习
C
课堂练习
已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：
CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　ΔS＝＋160.4 J·mol－1·K－1，则
(1)该反应_____(填“能”或“不能”)正向自发进行。
不能
ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1-298.15K×160.4×10－3kJ·mol－1·K－1
≈130.5 kJ·mol－1＞0
(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为__________。
1111.6 K

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