1、第二章 化學反應速率和化學平衡第四節 化學反應進行的方向化學反應進行的快慢化學反應的限度化學反應進行的方向化學反應速率化學平衡 ?化學反應原理的組成部分自然界中水總是從高處往低處流；正電荷是從電勢高的地方向電勢低的地方流動；室溫下冰塊自動融化；墨水擴散；食鹽溶解于水；火柴棒散落等。 這些生活中的現象將向何方發展，我們非常清楚，因為它們有明顯的自發性其中是否蘊藏了一定的科學原理？自然界中水總是從高處往低處流； 墨水擴散，食鹽溶解于水1、生活中的自發過程 生活中電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動.生活中一般在室溫下，冰塊會融化；鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，這

2、些過程都是自發的。那么我們該如何判斷一個過程，一個反應能否自發進行呢？一個過程或者一個反應要自發的進行是否要符合什么條件呢？以上過程的反方向都不會自發進行 ？1.自發過程:在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程. 自發過程的特征：有明確的方向性，具有做功的本領。要逆轉必須借助外界做功。2.非自發過程 ：在一定條件下，需要持續借助人為作用力才能進行的過程。3. 自發反應:在一定條件下無需外界幫助就能自動進行的反應.自發反應是從屬于自發過程的，是屬于自發過程的一部分。說明：(1)自然界中水由高處往低處流是自發過程，其逆過程就是非自發過程，甲烷與氧氣混合遇火就燃燒是自發反應，其逆向是非自發反應。

3、 (2)自發過程和自發反應可被利用來完成有用功。如向下流動的水可推動機器 ，甲烷燃燒可在內燃機中被利用來做功，可將氫氣燃燒反應設計成燃燒電池等。 (3)非自發過程要想發生，則必須對它做功，如利用水泵可將水從低處流向高處，通電可將水分解生成氫氣和氧氣。(4)在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現相反的結果。如水泵可以把水從低水位升至高水位。(5)反應的自發性也受外界條件的影響。如常溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自發性的，但在1273K時，這一反應就是自發的反應。下列反應在一定條件下都能自發進行，你知道這些反應能自發進行的主要原因嗎？

4、C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5 kJmol-12Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJmol-14Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJmol-1H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJmol-1 共同特點：H O 即放熱反應放熱反應使體系能量降低，能量越低越穩定，H O 有利于反應自發進行1、能量判據（焓判據）反應物的總能量高生成物的總能量低放熱反應H0化學反應進行方向的判據日常生活中長期積累的經驗而總結得到一條經驗規

5、律能量判據（焓判據）自發過程體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態（這時體系會對外做功或者釋放熱量即H 0）。思考：是不是所有自發進行的化學 反應都是放熱的？結論：H O有利于反應自發進行， 但自發反應不一定要H O2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 焓變只是反應能否自發進行的一個因素,但不是惟一因素。只根據焓變來判斷反應方向是不全面的。H O2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)墨水滴入水中氣體的擴散固體的溶解火柴的散落一副嶄新的撲克牌被洗過后會怎樣？如果沒有法律

6、的制約，世界會怎樣？下課鈴一響教室里會怎樣？你能發現這些看似不相干的事件之間的聯系嗎？有序混亂克勞修斯（德國）熵S由有序變為無序為了解釋這樣一類與能量狀態的高低無關 的過程的自發性，提出了在自然界還存在 著另一種能夠推動體系變化的因素熵反應熵變與反應方向1、在密閉條件下，體系由有序自發地轉變為無序的傾向稱為熵。2、符號用S表示。3、熵值越大，體系混亂度越大。 二、熵判據1、同一物質氣態時熵值最大，液態較小，固態時最小。 S（g）S（l）S（s）。2、固體的溶解過程、墨水擴散過程和氣體擴散過程。3、反應過程中氣體物質的量增加的反應。導致混亂度增加的一些因素反應熵變與反應方向二、熵判據 與有序體系

7、相比，無序體系“更加穩定”可以采取更多的存在方式。由大量粒子組成的體系中，用熵來描述體系的混亂程度。4、熵變和熵增原理（1）熵變（S）反應的熵變為產物總熵與反應物總熵之差。對于確定的化學反應，在一定條件下具有確定的熵變。 (2)表達式:S =S(生成物) S (反應物) 產生氣體的反應、氣體物質的物質的量增大的反應，熵變通常都是正值（ S 0），為熵增加的反應。許多熵增反應在常溫常壓下能自發進行，有些在室溫條件下不能自發進行，但在較高溫度下則能自發進行。 （3）在與外界隔離的體系中，自發過程將導致體系的熵增大，這一經驗規律叫做熵增原理。在用來判斷化學反應方向時就稱為熵判據 。【歸納與總結】自發

8、過程的體系趨向于由有序轉變為無序，導致體系的熵增大，這一經驗規律叫做熵增原理，也就是反應方向判斷的熵判據2、熵判據注意：（1）熵變只是反應能否自發進行的一種因素；（2）熵變（S）只決定于體系的始態和終態，與變化的途徑無關；（3）熵判據只判斷一定條件化學反應能否自發進行，與化學反應速率無關。 總結：自發過程的兩大變化趨勢： （1）能量趨于減小(焓減） （2）混亂度趨于增大（熵增）5、焓判據和熵判據的應用1、由焓判據知放熱過程（H0）常常是容易自發進行；2、由熵判據知若干熵增加（S0）的過程是自發的； -10的液態水能自動結冰成為固態、鋁熱反應是熵減反應，它在一定條件下也可自發進行。因此熵判據判斷

9、過程的方向也是不全面的3、很多情況下，簡單地只用其中一個判據去判斷同一個反應，可能會出現相反的判斷結果，所以我們應兩個判據兼顧。由能量判據（以焓變為基礎）和熵判據組合成的復合判據(吉布斯自由能變G) 將更適合于所有的反應過程。三、焓變與熵變對反應方向的共同影響1、用焓變和熵變的復合判據判斷反應的方向 體系的自由能變化（符號為G ，單位為kJmol-1）綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學反應自發進行方向的判斷：G=H-TS當G0時，反應不能自發進行當G= 0 反應達平衡狀態結合教材P36“科學視野” 理解思考2、用符合判據判斷反應方向的有關規律放熱的熵增反應一定能自發進行，放熱的熵減小

10、反應或熵無明顯變化的反應，也可能自發進行，如氫氣的燃燒、甲烷的燃燒等。吸熱的熵減小反應一定不能自發進行，而吸熱的自發過程一定是熵增加的過程，如：冰的融化。無熱效應的自發過程是熵增加的過程。如兩種理想氣體的混合。當焓變和熵變的作用相反時，如果而這相差懸殊，可能某一因素占主導地位。此外，如果熵變和焓變的作用相反且相差不大時，溫度有可能對反應的方向起決定作用。根據G0判斷的只是反應能否自發進行的可能性，具體的反應能否實際發生，還涉及化學反應速率等問題。2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H = -78.03 kJmol-1S = 494.4 Jmol-1K-1CO(g)=C(s,石墨)+

11、1/2O2(g)H = 110.5 kJmol-1S = -89.36 Jmol-1K-1判斷下列反應能否自發進行4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)H = -444.3kJmol-1S = -280.1 Jmol-1K-1H (298K)= 178.2 kJmol-1S (298K)= 169.6 Jmol-1K-1CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)1反應的自發性只能用于判斷反應的方向，不能確定反應是否一定會發生和過程發生的速率。例如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，二者發生腐蝕過程的自發性是相同的，但只有后者可以實現。【注意】2在討論過程

12、的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現相反的結果。例如水泵可以把水從低水位升至高水位；高溫高壓下可以使石墨轉化為金剛石，實現的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質仍然是非自發性的。影響因素：化學反應的方向 反應焓變 反應熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減焓減小有利于反應自發，熵增大有利于反應自發溫度【課堂測試】1、下列過程是非自發的是（ ）A、水由高處向低處流； B、天然氣的燃燒；C、鐵在潮濕空氣中生銹； D、室溫下水結成冰。2、碳酸銨（NH4）2CO3在室溫下就能自發地分解產生氨氣，對其說法中正確的是（ ）A、其分解是因為生成了易揮發的氣體，使體

13、系的熵增大；B、其分解是因為外界給予了能量；C、其分解是吸熱反應，據能量判據不能自發分解；D、碳酸鹽都不穩定，都能自發分解。DA3、下列說法正確的是（ ）A、凡是放熱反應都是自發的，由于吸熱反應都是非自發的；B、自發反應一定是熵增大，非自發反應一定是熵減少或不變；C、自發反應在恰當條件下才能實現；D、自發反應在任何條件下都能實現。4、自發進行的反應一定是（ ）A、吸熱反應； B、放熱反應；C、熵增加反應； D、熵增加或者放熱反應。CD5、下列說法不正確的是（ ）A. 焓變是一個與反應能否自發進行有關的因素，多數的能自發進行的反應都是放熱反應。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吸熱D. 一個反應能否自發進行，與焓變和熵變的共同影響有關E.非自發反應在一定條件下能實現C6、以下自發反應可用能量判據來解釋的是( )A、硝酸銨自發地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molDD7、下列反應中，熵減