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化学反应的方向
专题２ 化学反应速率与化学平衡
苏教版 选择性必修1
1、能结合实验现象认识自发反应的概念；
2、能综合考虑反应的焓变和熵变，据此判断简单反应的方向；
你是否想过：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？
与自然界中的许多变化一样，化学反应具有方向性。许多化学反应的正反应能自动进 行，而其逆反应无法自动进行。
自动发生：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu
不会自动发生：ZnSO4＋Cu
与同学讨论下列反应在室温下能否自动进行。如能自动进行，请写出相应的化学方程式。
1. 水分解成氢气和氧气的反应。
2. 氯气与溴化钾溶液的反应。
3. 乙烯与溴单质的四氯化碳溶液的反应。
4. 氮气和氧气生成一氧化氮的反应。
Cl2+2KI=I2+KCl
CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br
有的化学反应在常温下就可以自动进行，有的反应需要一定的条件才能自动进行。
1、自发反应：
在一定条件下（如温度、光照、催化剂、压强等）能自动进行的反应。
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？
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
如何判断一个化学反应能否自发进行？
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。
向干燥的锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体。在一小木板上洒少量水，将锥形瓶放在木板上。再向其中加入约40 g氢氧化钡晶体［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。片刻后拿起锥形瓶，观察实验现象并思考如下问题：
1. 该反应是吸热反应还是放热反应？
2. 该反应能自发进行的可能原因是什么？
在恒压下，能自发进行的化学反应都是放热的（ΔH＜0）吗？
吸热反应
Ba(OH)2＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋2H2O
有气体物质生成
化学反应能否自发进行，不能仅用放热（ΔH＜0）或吸热（ΔH＞0）作为判据。
下列三个过程均吸热：
1. 硝酸铵的溶解
NH4NO3(s)= NH4＋ (aq)＋NO3－(aq)
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)
你知道这些过程能自发进行的可能原因吗？
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。
气体的产生会导致体系的混乱度增大。
一些自发进行的化学反应有趋于体系混乱度增大的倾向
2、熵：
3、熵变：
符号：
衡量一个体系混乱度的物理量
S
反应前后体系熵值的变化
符号：
ΔS
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。
同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)> S(s)。
能自发反应有些是熵增大的（ΔS＞0），有些是熵减小的（ΔS ＜ 0）， 因此，也不能仅用熵 增大（ΔS ＞ 0）或熵减小（ΔS ＜ 0）来判断化学反应能否自发进行。
1. 根据你已有的知识和经验，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
ΔS增大：
①、同种物质状态s→l→g；
②、气态物质的物质的量（化学计量数）增大；
③、固体物质溶解或生成气体物质。
2. 已知下列热化学方程式：
（1）Ag＋(aq)＋Cl－(aq)=AgCl(s) ΔH ＝－51.1 kJ·mol－1
（2）K(s)＋H2O(l)= K＋(aq)＋OH－(aq)＋ H2(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
（3）2Mg(s)＋O2(g)= 2MgO(s) ΔH＝－1203.2 kJ·mol－1
根据你所学的知识，分析图2-14所示的变化是否能自发进行。这些变化过程的焓变和熵变大于0还是小于0？将你的结论填入表2-5。
变 化 能否自发 焓变 熵变
CO2(s)→CO2(g)
2Mg(s)+O2(g)=MgO(s)
K(s)+H2O(l)=K+(aq)+OH-(aq)+1/2H2(g)
Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)
能 >0 >0
能 <0 <0
能 <0 >0
能 <0 <0
ΔH、ΔS与反应的方向
在恒温、恒压，非体积功为0的情况下，综合考虑反应的焓变与熵变，可以判断反应能否自发进行。
如果反应的ΔH < 0、ΔS > 0，则该反应一定能自发进行；如果反应的ΔH > 0、ΔS < 0，则该反应一定不能自发进行；如果反应的ΔH < 0、ΔS < 0或ΔH > 0、ΔS > 0，反应是否能自发进行与反应的温度有关。
例如，反应NH3(g)＋HCl(g)= NH4Cl(s)的ΔH < 0、ΔS < 0，该反应在较低温度下能自发进行，而在较高温度下不能自发进行。又如，反应CaCO3(s)= CaO(s)＋CO2(g)的ΔH > 0、ΔS > 0，该反应在较低温度下不能自发进行，而在较高温度下能自发进行。
仅利用焓变（ΔH ）或熵变（ΔS ）的数值，都不能判断某反应是否自发，必须综合考虑反应的 ΔH 和 ΔS 的大小。
4、化学反应能否自发进行的判断方法
若 ΔG=ΔH-TΔS<0，则反应正向能自发进行
焓变ΔH 熵变ΔS ΔH-TΔS 反应能否自发进行
<0 >0
>0 <0
<0 <0 低温时<0
>0 >0 高温时<0
<0
>0
一定自发
一定非自发
低温自发
高温自发
正正时高温自发，负负时低温自发
1、下列变化过程中，ΔS<0的是（ ）
A.氯化钠溶于水中
B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)
C.干冰［CO2(s)］升升华
D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
B
2、根据所学知识判断，下列反应中，在所有温度下都不自发进行的是(　　) A．2O3(g)= 3O2(g)　ΔH＜0
B．2CO(g)= 2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0
C．N2(g)＋3H2(g)= 2NH3(g)　ΔH＜0
D．CaCO3(s)= CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0
能自发：ΔH－TΔS<0
B
3、汽车尾气中的主要污染物是CO和NO，它们是现代化城市中的大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)。该反应在室温下能自发进行吗？
已知：298K、101kPa下，△H=-746.8kJ·mol -1 ΔS＝-197.5J·mol－1·K－1
△G =ΔH-T ΔS
=-746.8kJ·mol-1+298K×197.5×10-3 kJ·mol－1·K－1
=-687.945 kJ.mol-1<0
该反应常温下能自发进行
H<0
S<0
所有温度下
反应不能自发进行
△S
H>0
S>0
高温下
反应自发进行
H<0
S>0
所有温度下
反应自发进行
H<0
S<0
低温下
反应自发进行
△H

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