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第三节：化学反应进行的方向
如果还没发生，就需要依据科学依据，判断是否能够发生？
以及在什么条件下发生？
化学反应限度
化学反应速率
动力学
热力学
反应已经发生
反应还未发生
化学反应方向
热力学
高处
低处
自发
非自发
高温物体
低温物体
自发
非自发
高电势
低电势
自发
非自发
体系的能量
有降低的趋势
从能量上看，以上三个实例有什么共同点？
任务 1
解释自发过程与自发反应的含义
自发反应：在一定条件下，不需外界帮助就能自动进行的化学反应。
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。
一定条件指的是？
外界帮助指的是？
外界帮助包括升温、加压等
而“点燃”不属于
外界
帮助
对体系做有用功
水的电解
2H2+O2===2H2O
自发
非自发
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”只是有发生的趋势，
并不代表实际发生，
更不能确定发生的速率。
氢氧燃料电池
任务 2
基于能量视角，归纳自发反应的特点
H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l)
Zn(s) + CuSO4(aq)=ZnSO4(aq) + Cu(s)
2Fe(s) + O2(g)=Fe2O3 (s)
ΔH =-824 kJ/mol
ΔH =-285.8 kJ/mol
ΔH = -216.8kJ/mol
HCl(aq) + NaOH(aq)=NaCl(aq) + H2O(l)
ΔH =-57.3 kJ/mol
Na(s) + H2O(l) =NaOH(aq) +1/2H2 (g)
ΔH =-184 kJ/mol
体系的能量
有降低的趋势
自发反应
有利于
能自发的化学反应，只能是放热反应吗？
一定可以发生
焓判据
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) ΔH = +109.8kJ/mol
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH = +74.9kJ/mol
NaHCO3(s)+ HCl(aq)= NaCl (aq)+ H2O (l)+ CO2(g) ΔH = +34.1kJ/mol
Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) ΔH ＞0
(NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH ＞0
自发反应也有可能是吸热反应
只根据焓判据来判断反应进行的方向，是不全面的
有序
无序
任务 2
认识熵及熵变
1850年, 克劳修斯提出用熵用来衡量体系
混乱(无序)程度的物理量，用S表示。
体系越混乱（无序），熵值越大，
单位是J·mol-1·K-1。
ΔS=S(产物)－S(反应物)
ΔS＞0，熵增反应
ΔS＜0，熵减反应
①同一物质在不同状态下熵值不同，
一般规律是 S(g)>S(l)>S(s)
②在化学反应中，气态物质的系数增大，
则熵增大。反之，则熵减小
孤立/绝热体系
熵值增大
自发反应
有利于
熵判据
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
NaHCO3(s)+ HCl(aq)= NaCl (aq)+ H2O (l)+ CO2(g)
Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)
(NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)
能自发进行的反应，ΔS 都大于 0 吗？
4Na(s) + O2(g)=2Na2O(s)
ΔS =-259.86J·mol-1·K-1
ΔH =-828.44 kJ·mol-1
焓判据
ΔH<0
熵判据
ΔS<0
自发反应
有利于
不利于
矛盾
主要方面
次要方面
综合考虑体系的焓变与熵变
任务 3
认识自发反应的综合判据
1876年，吉布斯（美）提出自由能变化 ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小（ ΔG < 0）的方向进行，直至达到平衡。
ΔG = ΔH-T ΔS
ΔG = ΔH—TΔS < 0 反应能自发进行
ΔG=ΔH—TΔS = 0 反应达到平衡状态
ΔG=ΔH—TΔS > 0 反应不能自发进行
ΔG的正负除了与焓变、熵变有关，还与什么有关？
ΔH
ΔS
能自发
不能自发
高温自发
低温自发
ΔG = ΔH（+）-T（↑） ΔS（+）< 0
ΔG = ΔH（-）-T（↓） ΔS（-）< 0
ΔG = ΔH（+）-T ΔS（-）> 0
ΔG = ΔH（-）-T ΔS（+）<0

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