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专题2第二单元
化学反应的方向与限度
01
化学反应的方向
为什么冰置于室温下会慢慢融化？美丽的瀑布为何总是从高处落向低处？
自然界的一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。
能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
自发过程
自发过程和自发反应
非自发过程
在一定条件下，需要持续借助外力才能进行的过程。
自发过程和自发反应
水沸腾
水电解
01
根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。
自发过程和自发反应
02
根据其逆向过程是否自发判断：
若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；
若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。
自发过程和自发反应
与自然界中的许多变化一样，化学反应具有方向性。
自发反应
在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。
锌与硫酸铜
铜与硝酸银
自发过程和自发反应
自发反应
特征
①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
木炭燃烧
钢铁生锈
化学反应进行方向的判断依据
1. C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH =－2217.5 kJ·mol－1
2. 2Na(s)＋Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH =－822 kJ·mol－1
3. 4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH =－1648.4 kJ·mol－1
4. H2(g)＋F2(g)=2HF(g) ΔH =－546.6 kJ·mol－1
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可能原因吗？
在恒压下，有些自发进行的化学反应是放热的（ΔH＜0）。
放热反应过程中体系能量降低。
化学反应进行方向的判断依据
考察化学反应能否自发进行，不能直接用放热（ΔH＜0）或吸热（ΔH＞0）作为判断依据。
氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是一个吸热反应，该反应在常温下就能自发进行。
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。
化学反应进行方向的判断依据
分析下列过程能自发进行的可能原因：
1. 硝酸铵的溶解 NH4NO3(s)=NH4+(aq)＋NO3－(aq)
溶于水后形成水合离子，无序地分散在溶液中，即体系的混乱度增大
硝酸铵溶解前，晶体中硝酸根离子与铵根离子规则排列
化学反应进行方向的判断依据
分析下列过程能自发进行的可能原因：
2. 碳酸钙的分解 CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)
3. 氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应
2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l)
碳酸钙分解成二氧化碳气体，
氯化铵晶体与氢氧化钡晶体反应生成氨气，气体的产生会导致体系的混乱度增大。
化学反应进行方向的判断依据
研究表明，一些自发进行的化学反应有趋于体系混乱度增大的倾向。
熵变：反应前后体系熵的变化，符号：ΔS。
如果发生变化后体系的混乱度增大，那么该过程的ΔS＞0；反之，ΔS＜0。
影响因素：构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度越大，熵越大。
定义：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S。
熵
化学反应进行方向的判断依据
判断下列过程的熵变大于零，还是小于零。
（1）H2O(s) →H2O(l) →H2O(g)
（2）2NaHCO3(s) Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(g)
（3）NaOH(s)=Na+(aq)＋OH－(aq)
（4）N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
ΔS＜0
ΔS＞0
ΔS＞0
ΔS＞0
化学反应进行方向的判断依据
ΔS<0体系的混乱度减小，不利于反应自发进行，但有些ΔS<0的化学反应也能自发进行。
ΔS>0体系的混乱度增大，有利于反应自发进行，但自发反应不一定ΔS>0。
熵变是判断反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
氢气在氧气中点燃生成水、氨气与氯化氢反应生成氯化铵固体等
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化学反应进行方向的判断依据
干冰升华
镁条燃烧
钾入水
生成氯化银
能否自发
焓变
熵变
自发
自发
自发
自发
ΔH＜0
ΔS＞0
ΔH＞0
ΔH＜0
ΔH＜0
ΔS＞0
ΔS＞0
ΔS＞0
体系能量减小和混乱度增加都能促使反应自发进行，焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向。
化学反应进行方向的判断依据
1876年，吉布斯提出自由能变化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。
在等温、等压条件的封闭体系中，
ΔG=ΔH-TΔS
T为热力学温度，为正值
化学反应进行方向的判断依据
ΔG=ΔH-TΔS
＜0
一定能自发进行
=0
达到平衡状态
＞0
一定不能自发进行
化学反应进行方向的判断依据
规律总结
ΔH ΔS 反应的自发性
＜0 ＞0 ΔG=ΔH－TΔS＜0，一定能自发进行
＞0 ＜0 ΔG=ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行
＜0 ＜0 在较低温度下能自发进行
＞0 ＞0 在较高温度下能自发进行
巩固强化
某反应2AB(g)? ?C(g)＋3D(g)在高温时能正向自发进行，其逆反应在低温时能正向自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　)A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0
C
延时符
课堂小结
课堂练习
D
1．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是(　　)
A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程
B．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH＝－444.3 kJ·mol－1　ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1在常温、常压下能自发进行
C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1200 K)下则能自发进行
D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发的
课堂练习
B
2、下列内容与结论相对应的是(　　)
选项 内容 结论
A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为该反应的ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行
D H2(g)＋F2(g)===2HF(g) 的ΔH＝－271 kJ·mol－1ΔS＝8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行

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