1、第四节 化学反应进行的方向,化学反应速率和化学平衡,小时候在玩玩具时，你是否有将所有玩具到处乱丢，使其乱七八糟的行为呢？化学反应也是如此，也有内能降低(焓减小)，混乱度增大(熵增加)的趋势。,1了解自发过程和化学反应的自发性。 2通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。 3初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。,自发过程和自发反应,有关化学反应进行的_、_和_是化学反应原理的三个重要组成部分。科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于_和由_变为_的自然现象，提出了互相关联的_判据和_判据，为最终解决上述问题提供了必要的依据。,答案：方向 快慢 限度
2、“最低” “有序” “无序” 焓 熵,1自发过程 (1)含义：在一定条件下，_就可以自动进行的过程。 (2)特点：体系趋向于从_状态转变为_状态(体系对外部_或者_热量)。 在密闭条件下，体系有从_自发转变为_的倾向，即_原理。 2自发反应 在给定的一组条件下，可以_地进行到显著程度的化学反应。,答案： 1(1)不用借助于外力 (2)高能 低能 做功 释放 有序 无序 熵增 2自发,综合拓展,自发过程 1自发过程的共同特点：体系趋于从高能量状态转变为低能量状态，如：自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷与氧气
3、混合遇火就燃烧；锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等等都是自发过程，其逆向都是非自发过程。其中都是自发反应，其逆向都是非自发反应。,2自发过程和自发反应可被用来完成有用功：如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被用来做功，锌与CuSO4溶液的反应可被设计成原电池，可将氢气燃烧应设计成燃料电池等。 3非自发过程要想发生，则必须对它做功：如利用水泵可使水从低处流向高处，通电可使水分解生成氢气和氧气。,1下列过程是非自发的是( ) A水由高处向低处流 B煤炭的燃烧 C铁在潮湿空气中生锈 D室温下水结成冰,解析：自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的
4、融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。 答案：D,尝试应用,化学反应进行方向的判据,1焓判据 放热反应过程中体系能量_，具有自发进行的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向。 2熵判据 (1)熵：在密闭条件下，体系有从_自发地转变为_的倾向。因为与有序体系相比，_体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用_(符号为_)来量度这种混乱(或无序)的程度。,答案：1降低 焓变 2(1)有序 无序 无序 熵 S,(2)熵增原理 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵_，即熵变(符号S)_零。 (3)熵值大小的比较 同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)_ S(l)_ S(s)。 (4)熵
5、判据 体系有自发地向混乱度_(即_)的方向转变的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向。,答案：(2)增大 大于 (3) (4)增加 熵增 熵变,3复合判据 过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程_和过程_，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑_和_的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。,答案：是否一定会发生 发生的速率 焓判据 熵判据,综合拓展,一、决定和影响化学反应进行方向的因素 1化学反应的方向与焓变的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是放热反应 例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反
6、应放热：4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g) 4Fe(OH)3(s) H(298 K)444.3 kJmol1(2)有些吸热反应也能自发进行 例如：NH4HCO3(s)CH3COOH(aq) CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H(298 K)37.30 kJmol1,(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行 例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H(298 K)178.2 kJmol1 H(1200 K)176.5 kJmol1 2化学反应的方向与熵变的关系 反应的
7、熵变S为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。,(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。 例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)。 (2)有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。 例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)； C(石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g)。 (3)铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。 2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)；,任何反应体系都有趋向
8、于从高能状态转变为低能状态和从有序自发地转变为无序的倾向。因此影响和决定化学反应进行方向的因素是焓变和熵变。 二、焓变与熵变对反应方向的共同影响 1用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向 体系的自由能变化(符号为G，单位为kJmol1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，GHTS。 (1)当H0，S0时，G0，反应自发进行。 (2)当H0，S0时，G0，反应不能自发进行。 (3)当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使G0，即反应达到平衡状态。,2用复合判据判断反应方向的有关规律,尝试应用,2下列关于冰融化为水的过程判断正确的是(
9、 ) AH0，S0 BH0，S0 CH0，S0 DH0，S0,解析：融化是吸热的变化，故H0，冰融化成水，分子活动能力增强，混乱度增大，故S0。 答案： C,一、焓判据和熵判据,下列说法正确的是( ) A在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 BNH4HCO3(s) NH3(g)H2O(g)CO2(g) H185.57 kJ/mol，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向,解析：正确解答本题，首先要明确焓
10、判据和熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断，同时要注意催化剂在化学反应中的作用。A项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。 答案：B 名师点睛：焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响。,1以下自发反应可用能量判据来解释的是( ) A硝酸铵自发地溶于水 B2N2O5(g) 4NO2(g)O2(g) H56.7 kJ/mol C(N
11、H4)2CO3(s) NH4HCO3(s)NH3(g) H74.9 kJ/mol D2H2(g)O2(g) 2H2O(l) H571.6 kJ/mol,解析：能量判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显然不能用能量判据来解释 。只有D项可以用能量判据解释 。 答案：D,变式训练,二、交合判据,下列反应中，一定不能自发进行的是( ) A2KClO3(s) 2KCl(s)3O2(g) H78.03 kJ/mol S1110 J/(molK) BCO(g) C(石墨)O2(g) H110.5 kJ/mol S89.36 J/(molK) C4Fe(OH)2(s)2H2
12、O(l)O2(g) 4Fe(OH)3(s) H444.3 kJ/mol S280.1 J/(molK) DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq) CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H37.301 kJ/mol S184.05 J/(molK),解析：A.反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行。C.焓变对反应的方向起决定性作用，HTS0，常温、常压下反应能自发进行。D.熵变对反应的方向起决定性作用，HTS0，常温、常压下反应能自发进行。 答案：B,名师点睛：(1)放热的熵增加(即H0，S0)的反应一定能自发进行。 (2)吸热的熵减小(即H0，S0)的反应一定不能自发进行。
13、(3)当焓变和熵变对HTS贡献相反时，如果二者相差悬殊，可能某一因素占主导地位。可能是焓变起决定性作用，即大多数放热反应是自发反应；可能是熵变起决定性作用，若干熵增加的反应是自发反应。 (4)当在焓变和熵变随温度变化不大的范围内，可以假定它们为常数，此时温度有可能对反应的方向起决定性作用。一些反应在低温下是非自发反应，而在高温下为自发反应。,变式应用,2试判断用于汽车净化的一个反应：2NO(g)2CO(g) N2(g)2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行？已知在298 K、100 kPa下，该反应的H113.0 kJ/mol，S145.3 J/(molK),解析：判断一个化
14、学反应方向是否自发进行，在一定温度、压强下，若HTS0，则反应就能够自发进行；若HTS0，则反应达到平衡状态，若HTS0，则反应不能自发进行。因为本题中HTS113.0 kJ/mol298 K145.3103 kJ/(molK)69.7 kJ/mol0。因此室温下该反应能自发进行。 答案：可以自发进行,1下列关于化学反应的自发性叙述中，正确的是( ) A焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的 B焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的 C焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的 D焓变大于0而熵变小于0的反应肯定是自发的,解析：运用HTS的正负来判断。 答案：A,2下列对熵变的判断中不正确的是( ) A少量的食盐溶解于水中：S0 B纯碳和氧气反应生成CO(g)：S0 C气态水变成液态水：S0 DCaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：S0,解析：食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)O2(g) 2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程：CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应。 答案：C,祝,您,学业有成,
