1、. 第二單元第二單元 化學反應的方向和限度化學反應的方向和限度.自發進行的化學反應自發進行的化學反應NaNa投入投入H H2 2O O中中鐵生銹鐵生銹. 高處水向低處流是一個可自動進行高處水向低處流是一個可自動進行的過程，那么低處水可以流至高處嗎？的過程，那么低處水可以流至高處嗎？ 在在“低水高流低水高流”的過程中一旦外的過程中一旦外界停止做功，該過程還能繼續進行界停止做功，該過程還能繼續進行下去嗎？下去嗎？思考與交流思考與交流.自發過程：自發過程：在在一定一定條條件件下，下，不需要外力作不需要外力作用用就能自動進行的過程；就能自動進行的過程；非自發過程：非自發過程：在在一定條件一定條件下，下

2、，需要外力幫需要外力幫助才能實現的過程。助才能實現的過程。 請盡可能多地列舉你熟知的自發過程。請盡可能多地列舉你熟知的自發過程。 交流與討論交流與討論.一一 自發反應自發反應: :在一定溫度和壓強下，無在一定溫度和壓強下，無需外界幫助就能自動進行的反應，我們需外界幫助就能自動進行的反應，我們稱之為自發反應。稱之為自發反應。一定溫度一定溫度T T和壓強和壓強P P的目的：的目的：引發反應；引發反應；外界幫助外界幫助指指:通通電、光電、光照等；照等；.以上自發反應的共同點以上自發反應的共同點放熱反應放熱反應H H0 0 自然界中的許多自發過程，無論是自然界中的許多自發過程，無論是物理過程還是化學過

3、程，都有由能量較物理過程還是化學過程，都有由能量較高狀態向能量較低狀態轉化的傾向。高狀態向能量較低狀態轉化的傾向。（能量越低越穩定）（能量越低越穩定）高能態高能態低能態低能態+能量能量化學反應的方向化學反應的方向.能量判據能量判據（焓判據）（焓判據） 對于化學反應而言，放熱反應就是一個由對于化學反應而言，放熱反應就是一個由高能態向低能態變化的過程，因此，絕大多數高能態向低能態變化的過程，因此，絕大多數放熱反應都能自發進行，且反應放出的熱量越放熱反應都能自發進行，且反應放出的熱量越多，體系能量降低得越多，反應越完全。多，體系能量降低得越多，反應越完全。 所以所以H H0 0 的反應有自發進行的傾

4、向，的反應有自發進行的傾向，焓變是制約化學反應能否自發進行的因素之焓變是制約化學反應能否自發進行的因素之一。一。化學反應的方向化學反應的方向.二二 判斷化學反應方向的依據判斷化學反應方向的依據1 1 焓判據：焓判據：自發反應有趨向于使體系的能量降低的傾向。自發反應有趨向于使體系的能量降低的傾向。即即 H H0 0 的反應有自發進行的傾向。的反應有自發進行的傾向。且且HH數值越大，越有利于反應的自發進行。數值越大，越有利于反應的自發進行。交流與討論交流與討論 “只有放熱反應才可以自發進行，吸熱只有放熱反應才可以自發進行，吸熱反應不能自發進行反應不能自發進行”，你同意這種觀點嗎？，你同意這種觀點嗎

5、？ 化學反應的方向化學反應的方向.判斷下列過程中能量的變化情況：判斷下列過程中能量的變化情況：吸熱 請觀察：這些物質的規則性、微粒間無規則請觀察：這些物質的規則性、微粒間無規則排列程度有沒有改變呢？如何改變？排列程度有沒有改變呢？如何改變？1 1、冰融化成水、冰融化成水2 2、NHNH4 4ClCl（s s）+Ba(OH)+Ba(OH)2 2.8H8H2 2O(s)O(s) =2NH =2NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)3 3、硝酸氨溶于水、硝酸氨溶于水NHNH4 4NONO3 3(s) NH(s) NH4 4+ +(aq) +

6、 NO(aq) + NO3 3- -(aq)(aq)體系的混體系的混亂度增大亂度增大.熵熵：衡量一個體系混亂度的物理量，符號：衡量一個體系混亂度的物理量，符號：S S 除熱效應外，決定化學反應能否自發進行的除熱效應外，決定化學反應能否自發進行的另一個因素是另一個因素是體系的混亂度體系的混亂度（微粒間無規則排微粒間無規則排列程度列程度）。大多數自發過程有趨向于體系混亂度大多數自發過程有趨向于體系混亂度增大的傾向增大的傾向. .熵變：反應前后體系熵的變化。熵變：反應前后體系熵的變化。符號：符號：SS S0 S0 ：體系的混亂度增大；：體系的混亂度增大；S0 S0 S0 的反應有自發進行的傾向的反應

7、有自發進行的傾向. .且且SS越大，越有利于反應的自發進行。越大，越有利于反應的自發進行。S=S（產物）（產物）S（反應物）（反應物）. 根據你已有的知識經驗，根據你已有的知識經驗，判斷下列過程的判斷下列過程的熵變大于零還是小于零。熵變大于零還是小于零。H H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g)O(g)NaOHNaOH（s s）=Na=Na+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)(aq) CaCOCaCO3 3(s) = CaO(s) + CO(s) = CaO(s) + CO2 2(g)(g) 高溫N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2（g g）2N

8、H2NH3 3(g)(g)問題解決問題解決S0S0S0S0S0S0S0S0還是還是0S0S0S0檢測練習檢測練習:.小結： 綜上所述綜上所述, ,體系能量降低體系能量降低和和混亂度增加混亂度增加都都有促使反應自發進行的傾向有促使反應自發進行的傾向, ,即即焓變焓變和和熵變熵變共共同制約著化學反應進行的方向。同制約著化學反應進行的方向。 要正確判斷一個化學反應能否自發進行要正確判斷一個化學反應能否自發進行, ,必須綜合考慮反應的焓變必須綜合考慮反應的焓變H H和熵變和熵變S S。. 體系自由能變化（體系自由能變化（ G G ）綜合考慮了焓變和熵）綜合考慮了焓變和熵變對反應體系的影響：變對反應體系

9、的影響： G G = = H-TH-T S S（為熱力學為熱力學溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用溫度，均為正值）。在恒溫、恒壓下，用G G判斷化判斷化學反應在該狀況時自發進行的方向顯得更為科學學反應在該狀況時自發進行的方向顯得更為科學。 0 0 ，一定能自發進行，一定能自發進行G = G = H HT TS S 0 0 ，達到平衡狀態，達到平衡狀態 0 0 ，一定不能自發進行，一定不能自發進行 .例題：已知例題：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，H（298K）=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1請通過計算說明該反應在常溫能否自發進行，在什么溫請通過

10、計算說明該反應在常溫能否自發進行，在什么溫度下能自發進行。度下能自發進行。常溫下：常溫下： G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jmol-1K-110-3 =127.7kJmol-1所以，該反應在常溫下不能自發進行。所以，該反應在常溫下不能自發進行。若要讓該反應自發進行，則若要讓該反應自發進行，則G0，設溫度為，設溫度為T，代入，代入公式，求得公式，求得T=1051K所以，該反應在所以，該反應在1051K以上能自發進行。以上能自發進行。.焓變焓變熵變熵變化學反應能否自發化學反應能否自發進行進行 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H

11、 H0 0 S S0 0一定自發一定自發一定非自發一定非自發低溫自發低溫自發高溫自發高溫自發G = G = H HT TS SNH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) 低溫可行低溫可行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)高溫可行高溫可行. 汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃汽車尾氣的主要污染物是一氧化氮以及燃燒不完全所產生的一氧化碳，它們是現代化城燒不完全所產生的一氧化碳，它們是現代化城市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成市的重要大氣污染物，為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染的大氣污染,有人提出通過有人提出通過2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 來處

12、理來處理汽車尾氣。汽車尾氣。已知室溫（已知室溫（298K、101KPa）下：）下：H = - 113.0 KJmol-1S = -143.5 Jmol-1K-1.思考：如何加快反應速率？思考：如何加快反應速率？一種汽車尾一種汽車尾氣凈化器。氣凈化器。H-TH-TS = - 69.68 KJS = - 69.68 KJmolmol-1-1 0, 0,因此，室溫下反應能自發進行。因此，室溫下反應能自發進行。.1 1、實驗證明，多數能自發進行的反應都是放熱反應。、實驗證明，多數能自發進行的反應都是放熱反應。對此說法的理解的敘述中，正確的是（對此說法的理解的敘述中，正確的是（ ）A A、所有的放熱反應

13、都是自發進行的、所有的放熱反應都是自發進行的B B、所有的自發反應都是放熱的、所有的自發反應都是放熱的C C、焓變是影響反應是否具有自發性的一種重要因素、焓變是影響反應是否具有自發性的一種重要因素D D、焓變是決定反應是否具有自發性的判據、焓變是決定反應是否具有自發性的判據2 2、自發進行的反應一定是（、自發進行的反應一定是（ ）A A、吸熱反應、吸熱反應 B B、放熱反應、放熱反應 C C、熵增加反應、熵增加反應 D D、熵增加或者放熱反應、熵增加或者放熱反應D DC C課堂練習課堂練習.3 3、2525和和1.011.0110105 5PaPa時，反應時，反應2N2N2 2O O5 5(g

14、)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) (g) H=56.76kJ/molH=56.76kJ/mol，自發進行的原因是（，自發進行的原因是（ ）A A、是吸熱反應、是吸熱反應 B B、是放熱反應、是放熱反應C C、是熵減小的反應、是熵減小的反應 D D、熵增大效應大于能量效應、熵增大效應大于能量效應4 4、某反應其、某反應其H=-122kJ/molH=-122kJ/mol， S=-231JS=-231J. .molmol-1.-1.K K-1-1，則，則此反應在下列哪些情況下可自發進行（此反應在下列哪些情況下可自發進行（ ）A A、在任何溫度下都能自發進行、在任何溫度下都能

15、自發進行B B、在任何溫度下都不能自發進行、在任何溫度下都不能自發進行C C、僅在高溫下自發進行、僅在高溫下自發進行D D、僅在低溫下自發進行、僅在低溫下自發進行D DD D.5下列說法不正確的是下列說法不正確的是A. 焓變是個與反應能否自發進行有關的因素，多焓變是個與反應能否自發進行有關的因素，多數能自發進行的反應是放熱反應。數能自發進行的反應是放熱反應。B. 在同一條件下不同物質有不同的熵值，其體系在同一條件下不同物質有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大。的混亂程度越大，熵值越大。C. 一個反應能否自發進行取決于該反應放熱還是一個反應能否自發進行取決于該反應放熱還是吸熱吸熱D. 一個反應能否自發進行，與焓變和熵變的共同一個反應能否自發進行，與焓變和熵變的共同影響有關影響有關C檢測練習檢測練習:.1 1反應的自發性只能用于判斷反應的方向反應的自發性只能用于判斷反應的方向，不能，不能確定反應是否一定會發生和過程發生的速率。例如確定反應是否一定會發生和過程發生的速率。例如金剛石有向石墨轉化的傾向，但是能否發生，什么金剛石有向石墨轉化的傾向，但是能否發生，什么時候發生，多快才能完成，就不是焓變判斷和熵變時候發生，多快才能完成，就不是焓變判斷和熵變判斷能解決的問題了。判斷能解決的問題了。