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化学反应的方向
第二章 化学反应速率与化学平衡
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。
自然界中有许多现象是可以自发进行的，而且是有方向性的。
油墨扩散
meiyangyang8602
自发过程与非自发过程
1.自发过程
在一定条件下，不需要外力作用就可以进行的过程。
2.非自发过程
在一定条件下，需要持续外力作用，才能维持进行的过程。
在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。
自发过程与非自发过程
3.自发过程的特点
（1）能量角度：
高能 → 低能（能量越低越稳定，对外做功或释放热量）
（2）混乱度角度：
有序 → 无序（无序体系更加稳定）
反应自发性的判断依据
人们发现，自然界中的自发过程都朝着能量降低的方向进行。
（能量越低，系统的状态就越稳定）
化学反应一般也符合上述能量最低原理。
1.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。
自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态。
(这时体系会对外部做功或释放热量，ΔH < 0)
从热效应的角度分析，你们认为什么类型的化学反应更容易自发呢？
反应自发性的判断依据
2.焓判据（能量判据）
放热反应能量降低（更稳定），ΔH<0，具有自发的倾向。
焓变是判断反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
只根据焓变来判断反应方向具有局限性。
有的吸热反应能自发进行，是什么因素促使了吸热反应的自发进行？
反应自发性的判断依据
蒸汽扩散
结论：自发过程进行的方向还与“混乱度”有关，即熵(符号为S)。
油墨扩散
反应自发性的判断依据
3.熵判据
（1）熵：描述 体系混乱度 的物理量
一般用 S 表示。熵值越大，体系越无序，体系的混乱度越大。
（2）熵变：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS。
ΔS=S(生成物)-S(反应物)
反应自发性的判断依据
（3）比较方法：
①物质的量越大，粒子数越多，熵值越大；
②同一物质，物质的量相同时， S(高温) > S(低温)，S(g) > S(l) > S(s)；
③不同物质，物质组成越复杂，熵值越大，
原子种类相同的物质，分子中原子数越多，熵值越大。
例如：Zn(s)+ H2SO4(aq)＝ZnSO4(aq)+ H2(g) 2KClO3(s)＝2KCl(s)+ 3O2(g)
反应自发性的判断依据
（4）判断依据：
气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应，ΔS >0；
气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应，ΔS <0。
T<0℃ 水凝固
T>0℃ 冰融化
自发？非自发？
结冰：
ΔH<0 ΔS<0
融化：
ΔH>0 ΔS>0
反应自发性的判断依据
3.熵判据
体系的混乱度增大（更稳定），即熵变ΔS＞0，反应有自发的倾向。
有些熵减的过程也能自发进行，故熵变只是影响反应方向的一种因素，但不是唯一因素。
只根据熵变来判断反应方向具有局限性。
反应自发性的判断依据
大量事实告诉我们，焓变和熵变都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑焓变和熵变。
吉布斯确立了定量描述焓变和熵变在判断反应的自发性过程中的地位。吉布斯自由能的出现，完美地从定量角度揭示了变化过程中焓变与熵变之间的协调与抗衡。
约西亚·威拉德·吉布斯
反应自发性的判断依据
体系自由能变化(符号为 G，单位为kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，用来定量评价焓变和熵变在反应过程中作用的关系称之为吉布斯公式：
4.综合判据：自由能变化
（等温、等压条件下的封闭体系）
G = H - T S
(1)综合判据与反应的自发性
Δ G ＜ 0 反应能自发进行
Δ G ＞0 反应不能自发进行
Δ G ＝0 反应处于平衡状态
注意： G<0时，反应具有自发性，只能说明这个反应有发生的趋势；
但这个反应到底能不能反应，那还要看反应进行的限度和反应进行的速率。
反应自发性的判断依据
4.综合判据：自由能变化
（等温、等压条件下的封闭体系）
G = H - T S
焓变 熵变 化学反应能否自发进行
H＜0 S＞0
H＞0 S＜0
H＜0 S＜0
H＞0 S＞0
任何温度都自发进行
任何温度不能自发进行
低温下可自发进行
高温下可自发进行
G = H - T S
反应自发性的判断依据
应用吉布斯自由能的注意事项：
在讨论过程的方向问题时，我们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；
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；
只适用于没有发生的反应；
一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。
△H (298K)＝+178.2 kJ·mol－1
△S (298K)＝+169.6 J·mol－1·K－1
CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)
T＞1050K
判断下列反应能否自发进行
298K 101Kpa下
若要正向自发进行，假设 H、 S不随温度而变化。则温度范围是？
常压下，1050K以上高温可以使反应正向自发进行，因此温度是改变反应方向的一种手段。
2. 下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A.2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ/mol 　
B.CO(g)=C(s)＋O2(g)　ΔH＝110.5kJ/mol
C.4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3 kJ/mol
D.NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)＝CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　
ΔH＝37.301 kJ/mol
B
3. 下列说法不正确的是（ ）
A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自
发进行的反应是放热反应
B.在同一条件下不同物质的熵值不同，其体系的混乱程度
越大，熵值越大
C.某反应能否自发进行取决于该反应是放热还是吸热
D.某反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关
C

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