幻灯片 1第四节 化学反应进行的方向
----
幻灯片 2课程标准导航
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。
----
幻灯片 3自主学习
一、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
方向
快慢
限度
----
幻灯片 4“______”和由“有序”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依据。
1．自发过程
(1)含义
在一定条件下，不用借助于________就可以自动进行的过程。
最低
无序
焓
熵
外力
----
幻灯片 5(2)特点
①体系趋向于从______状态转变为______状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从_____序自发转变为______序的倾向。
2．自发反应
在给定的条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。
高能
低能
有
无
----
幻灯片 6想一想
“自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生”，这句话对吗？说明理由。
提示：不对。某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。如甲烷燃烧是自发反应，但需点燃或加热才能反应；石灰石分解为氧化钙和二氧化碳为非自发反应,在高温下可以发生。
----
幻灯片 7二、化学反应进行方向的判据
1．焓判据
----
幻灯片 82．熵判据
(1)熵
①体系倾向(密闭容器)：
----
幻灯片 9②含义：科学家用_____ (符号为S)来量度这种混乱(或无序)的程度。
③特点：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)____ S(l)____ S(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ΔS)_____ 零。
熵
>
>
增大
大于
----
幻灯片 10(3)熵判据
体系有自发地向混乱度______ (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。
3．复合判据
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。
增加
熵变
焓判据
熵判据
----
幻灯片 11自主体验
1．(2012·铜川高二检测)水的三态的熵值的大小关系正确的是(Sm表示1mol物质的熵值)
( )
A．Sm(s)>Sm(l)>Sm(g)
B．Sm(l)>Sm(s)>Sm(g)
C．Sm(g)>Sm(l)>Sm(s)
----
幻灯片 12D．Sm(s)＝Sm(l)＝Sm(g)
解析：选C。同一种物质处于气态时熵值最
大，液态次之，固态时熵值最小。
----
幻灯片 132．下列关于判断过程、方向的说法正确的是( )
A．所有自发进行的化学反应都是放热反应
B．高温、高压下低能量的石墨转化为高能量的金刚石是自发的化学反应
C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据更适合于所有过程
----
幻灯片 14D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
解析：选C。自发进行只能用来判断过程的方向，不能判断反应的热效应；高温高压下的反应是非自发的；同一物质固、液、气三种状态中，气态的熵值最大。
----
幻灯片 153．以下自发过程可用焓判据来解释的是
( )
A．硝酸铵自发地溶于水
B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ/mol
----
幻灯片 16D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ/mol
解析：选D。焓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，显然不能用焓判据来解释，只有D项可以用焓判据解释。
----
幻灯片 17----
幻灯片 18提示：H2的燃烧属自发反应，该过程放出热
量，体系能量降低，但熵减小，说明判断一定反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判
据。
----
幻灯片 19要点归纳
1．与焓变的关系
----
幻灯片 20----
幻灯片 212.与熵变的关系
----
幻灯片 22----
幻灯片 23特别提醒
从能量角度(即焓变)看，化学反应有趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反应有趋向于最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，ΔH与ΔS倾向有时会出现矛
盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判
----
幻灯片 24据来分析，否则，可能会得出错误的结论，要注意应用焓判据和熵判据综合进行分析，即凡是能够使体系能量降低、熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向。
----
幻灯片 25即时应用
1．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
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 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
----
幻灯片 26C．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
----
幻灯片 27解析：选B。A项错误，有些能使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。
----
幻灯片 28
探究导引2应如何判断化学反应进行的方向？
提示：判断一个化学反应在一定温度下能否自发进行，应综合考虑焓变和熵变，根据复合判据ΔG＝ΔH－TΔS判断。
----
幻灯片 29要点归纳
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ΔG，单位 kJ/mol)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，ΔG＝ΔH－TΔS。
----
幻灯片 30----
幻灯片 31----
幻灯片 32----
幻灯片 33----
幻灯片 34ΔH＝－444.3 kJ·mol－1
ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1，则：
ΔG＝ΔH－T·ΔS＝－444.3 kJ·mol－1－298 K×(－280.1×10－3kJ·mol－1·K－1)
＝－360.83 kJ·mol－1<0
此时焓变对反应的方向起决定性作用。
----
幻灯片 35再如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq) ===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋37.301 kJ/mol
ΔS＝＋184.05 J·mol－1·K－1，则
ΔG＝ΔH－T·ΔS＝＋37.301 kJ/mol－298 K×(＋184.05×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－17.55 kJ·mol－1<0
----
幻灯片 36此时熵变对反应的方向起决定性作用。
②当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。如:
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1
ΔS(298 K)＝＋169.6 J·mol－1·K－1，则
ΔG＝ΔH－T·ΔS＝＋178.2 kJ·mol－1－298
----
幻灯片 37K×(＋169.6×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝127.7 kJ·mol－1>0。
故室温下该反应不能自发进行。
----
幻灯片 38即时应用
2．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol－1，ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法中错误的是( )
----
幻灯片 39A．该反应中反应物总能量高于生成物的总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D．汽车尾气中的这两种气体会与人体血红蛋白结合而使人中毒
----
幻灯片 40解析：选B。因为2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，298 K时，ΔH＝－113kJ/mol，ΔS＝－145 J·mol－1·K－1，说明该反应为放热反应，且是熵减的反应。生成物的总能量低于反应物的总能量，常温时ΔG＝ΔH－TΔS＝－113kJ·mol－1－298 K×(－145×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－69.79 kJ·mol－1<0，即该反应在常温下能自发进行。
----
幻灯片 41 2012·岳阳高二检测)下列说法中正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
----
幻灯片 42B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．熵增加且放热的反应一定是自发反应
D．非自发反应在任何条件下都不能实现
----
幻灯片 43【解析】 多数放热反应能自发进行，很多吸热反应也能自发进行，A错误；许多熵增加反应能自发进行，但有些熵减小反应也能
自发进行，B错误；熵增加，ΔS>0，放热反
应ΔH<0,此时ΔG<0,反应一定自发进行，C正确;有些反应在常温下非自发进行，但
高温时能自发进行，D错误。
【答案】 C
----
幻灯片 44【误区警示】 本题易错选A或B，认为在常温常压下，多数放热的化学反应可用ΔH作为判据，判断其是否自发进行；多数熵增反应可用熵判据，判断其是否自发进行。但
是，只使用焓判据或熵判据来确定变化过程的方向是片面的，对具体反应需应用焓判据和熵判据综合进行分析，即凡是使体系能量降低、熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向。
----
幻灯片 45
已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下，下列反应不可能自发进行的是( )
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
----
幻灯片 46D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0
【解析】 A项中ΔS>0，ΔH<0，一定能自发进行；B项中ΔS<0，ΔH>0，一定不能自发进行；C项中，ΔS<0，ΔH<0，可自发进行: D项中,ΔS>0,ΔH>0,可能自发进行。
【答案】 B
----
幻灯片 47化学反应进行方向的实验探究和判断
由焓判据知放热反应是易进行的，由熵判据知熵值增加是能自发进行的。但仅凭焓判据或熵判据判断可能出现错误的结果，如某些吸热或熵减的过程也能自发进行。
----
幻灯片 48[经典案例] 往平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和固态氯化铵晶体,塞紧瓶
塞。在瓶底和木板间滴少量水，如图所示。一会儿，就会发现瓶内固态物质变稀并有液体产生，瓶壁变冷，小木板上因少量水冻结而被烧瓶黏住，这时打开瓶塞，出来的气体有氨味。这是自发地发生了反应。
----
幻灯片 49
(1)下列结论正确的是( )
A．自发反应一定是放热反应
B．自发反应一定是吸热反应
----
幻灯片 50C．有的吸热反应也能自发进行
D．吸热反应不能自发进行
(2)发生反应的化学方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)从化学反应进行的方向角度解释上述现象。
----
幻灯片 51【解析】(1)由现象可知该反应吸热且自发,故选C。
(2)发生反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。
(3)虽然该反应是吸热反应，但该反应也是熵值增加的反应，且熵变的作用对反应的方向起了决定性作用。ΔH－TΔS<0，常温下自发进行，故有上述现象发生。
----
幻灯片 52【答案】 (1)C
(2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
(3)该反应是吸热、熵增反应，由于熵变对该反应起了决定性作用，所以ΔH－TΔS<0，即该反应常温下自发进行，从而产生了上述现象。
----
【点此下载】