课件33张PPT。第2章 化学反应速率和化学平衡
第四节 化学反应进行的方向化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应进行的方向——化学反应速率——化学平衡— ?化学反应原理的组成部分自然界中水总是从高处往低处流；
正电荷是从电势高的地方向电势低的地方流动；
室温下冰块自动融化；
墨水扩散；
食盐溶解于水；
火柴棒散落等。 这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性——其中是否蕴藏了一定的科学原理？①自然界中水总是从高处往低处流；
② 墨水扩散，食盐溶解于水1、生活中的自发过程④ 生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动.③生活中一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的。那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢？以上过程的反方向都不会自发进行 ？1.自发过程:在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程.
自发过程的特征：有明确的方向性，具有做功的本领。要逆转必须借助外界做功。
2.非自发过程 ：在一定条件下，需要持续借助人为作用力才能进行的过程。
3. 自发反应:在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应.自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一部分。说明：(1)自然界中水由高处往低处流是自发过程，其逆过程就是非自发过程，甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应，其逆向是非自发反应。
(2)自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器 ，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。
(3)非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。(4)在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如水泵可以把水从低水位升至高水位。(5)反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的，但在1273K时，这一反应就是自发的反应。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主要原因吗？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)
△H = -2217.5 kJ·mol-1
2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s)
△H = -822 kJ·mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s)
△H = -1648.4 kJ·mol-1 H2(g) + F2(g) = 2HF(g)
△H = -546.6 kJ·mol-1 共同特点：△H < O 即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H < O 有利于反应自发进行1、能量判据（焓判据）反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应△H＜0化学反应进行方向的判据日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律→能量判据（焓判据）∶自发过程体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量即△H ﹤0）。思考：是不是所有自发进行的化学
反应都是放热的？结论：△H < O有利于反应自发进行，
但自发反应不一定要△H < O2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。△H ﹥ O2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g)??(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)??墨水滴入水中气体的扩散固体的溶解火柴的散落一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？
如果没有法律的制约，世界会怎样？
下课铃一响教室里会怎样？
你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？有序混乱克劳修斯 （德国）熵Swww.jkzyw.com由有序变为无序为了解释这样一类与能量状态的高低无关
的过程的自发性，提出了在自然界还存在
着另一种能够推动体系变化的因素→熵反应熵变与反应方向1、在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向～称为熵。
2、符号用S表示。
3、熵值越大，体系混乱度越大。 二、熵判据1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。 S（g）﹥S（l）﹥S（s）。
2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。
3、反应过程中气体物质的量增加的反应。导致混乱度增加的一些因素 反应熵变与反应方向二、熵判据 与有序体系相比，无序体系“更加稳定”可以采取更多的存在方式。由大量粒子组成的体系中，用熵来描述体系的混乱程度。www.jkzyw.com4、熵变和熵增原理（1）熵变（△S）∶反应的熵变为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。
(2)表达式:△S =∑S(生成物) – ∑S (反应物)
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（ △S ＞0），为熵增加的反应。许多熵增反应在常温常压下能自发进行，有些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。
（3）在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。在用来判断化学反应方向时就称为熵判据 。2、熵判据注意：
（1）熵变只是反应能否自发进行的一种因素；
（2）熵变（△S）只决定于体系的始态和终态，与变化的途径无关；
（3）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。 总结：自发过程的两大变化趋势：
（1）能量趋于减小(焓减）
（2）混乱度趋于增大（熵增）www.jkzyw.com5、焓判据和熵判据的应用1、由焓判据知∶放热过程（△H﹤0）常常是容易自发进行；
2、由熵判据知∶若干熵增加（△S﹥0）的过程是自发的；
-10℃的液态水能自动结冰成为固态、铝热反应是熵减反应，它在一定条件下也可自发进行。因此熵判据判断过程的方向也是不全面的
3、很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变△G) 将更适合于所有的反应过程。三、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kJ·mol-1）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方向的判断：△G=△H-T△S当△G<0时，反应自发进行当△G>0时，反应不能自发进行当△G= 0 反应达平衡状态结合教材P36“科学视野” 理解思考2、用符合判据判断反应方向的有关规律①放热的熵增反应一定能自发进行，放热的熵减小反应或熵无明显变化的反应，也可能自发进行，如氢气的燃烧、甲烷的燃烧等。②吸热的熵减小反应一定不能自发进行，而吸热的自发过程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。③无热效应的自发过程是熵增加的过程。如两种理想气体的混合。④当焓变和熵变的作用相反时，如果而这相差悬殊，可能某一因素占主导地位。⑤此外，如果熵变和焓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作用。根据△G<0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率等问题。2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)△H = -78.03 kJ·mol-1△S = 494.4 J·mol-1·K-1CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g)△H = 110.5 kJ·mol-1△S = -89.36 J·mol-1·K-1判断下列反应能否自发进行4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)△H = -444.3kJ·mol-1△S = -280.1 J·mol-1·K-1△H (298K)= 178.2 kJ·mol-1△S (298K)= 169.6 J·mol-1·K-1CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)2．在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以使石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。影响因素：焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发温度【课堂测试】1、下列过程是非自发的是∶（ ）
A、水由高处向低处流； B、天然气的燃烧；
C、铁在潮湿空气中生锈； D、室温下水结成冰。
2、碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是∶（ ）
A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；
B、其分解是因为外界给予了能量；
C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；
D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
DA3、下列说法正确的是∶（ ）
A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；
B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；
C、自发反应在恰当条件下才能实现；
D、自发反应在任何条件下都能实现。
4、自发进行的反应一定是∶（ ）
A、吸热反应； B、放热反应；
C、熵增加反应； D、熵增加或者放热反应。CD5、下列说法不正确的是（ ）
A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。
B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。
C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热
D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关
E.非自发反应在一定条件下能实现
C6、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
B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.7kJ/mol
C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol
D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H=-571.6 kJ/molDD7、下列反应中，熵减小的是（ ）A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D. 2CO(g)＝2C(s)＋O2(g) 8、某化学反应其△H== —122 kJ·mol-1，?S== 231 J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( )
A．在任何温度下都能自发进行
B．在任何温度下都不能自发进行
C．仅在高温下自发进行
D．仅在低温下自发进行
A课件37张PPT。第2章 化学反应速率和化学平衡
第四节 化学反应进行的方向高山流水冰雪融化花开花谢
一、化学反应原理的重要组成部分∶
反应的快慢程度
化学反应原理 化学反应的限度
反应进行的方向
①自然界中水总是从高处往低处流；
②室温下冰块自动融化；
③ 墨水扩散；气体扩散；
④食盐溶解于水；
墨水滴入水中
气体的扩散固体的溶解化学反应的方向1.自发过程:在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程.
2.非自发过程 ：在一定条件下，需要外界做功才能进行的过程。
3.自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。
练习：判断自发与非自发（室温下）
（1）打开活塞，分液漏斗中的水流进烧杯
（2）镁带燃烧
（3）氢气燃烧
（4）水分解成H2和O2过程 自发自发自发非自发如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？自发过程和非自发过程自发反应：
镁条燃烧：Mg(s)+O2(g)=MgO(s)
酸碱中和：H++OH-=H2O
铁器暴露在潮湿空气中会生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)
甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧：
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)自发过程：
在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。
自发反应：
在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量
即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢？自发反应是从属于自发过程的，是属于自发过程的一部分。【探究】以“物体由高处自由下落”为代表，探究自发过程中有哪些变化趋势。1。自然界中水总是从高处往地处流；
2。电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；观察下列几个自发进行的化学反应，找出它们的共同之处
1.钠与水反应2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H=－368 kJ/mol
2.铁生锈：3Fe (s)+3/2O2 (g)=Fe2O3 (s) △H=－824 kJ/mol
3.氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=－571.6kJ/mol共同点：△H<0，放热反应，高能向低能转化。共同点：高能向低能转化。一、反应焓变与反应方向 ：注意：
（1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具体条件；
（2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。
（3）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素 自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量，焓变小于0)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学反应进行方向的判据之一。交流 研讨19世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。
举例：吸热反应但是，有不少吸热反应也能自发进行，如∶ NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)= CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l) △H=+37.3kJ/mol 还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，如在室温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度（1200K）下则能自发进行。 放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向,------- 焓（△H）判据由此可见： 1。运用能量判据主要依据反应焓变，而
焓变（△H）的确是一个与反应能否自发进行
的因素之一，但不是决定反应能否自发进行
的唯一因素。
2。对于某些反应而言：
若 △H<0，正向反应能自发进行；
若△H>0，正向反应不能自发进行，而逆向
反应能自发进行。一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样？
如果没有法律的制约，世界会怎样？
下课铃一响教室里会怎样？
你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？克劳修斯 （德国）
熵S3。火柴棒散落4。墨水扩散由有序变为无序1。同一种物质，其气态时会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物2。硝酸铵溶于水要吸热，但它能自发向水中扩散为了解释这样一类与能量状态的高低无关
的过程的自发性，提出了在自然界还存在
着另一种能够推动体系变化的因素→二、熵（S）：
1.描述体系混乱度的物理量
2.符号：S 单位：J?mol-1?K-1 3.大小判据：
（1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；
（2）同一条件：不同物质的熵值不同；
（3）物质的存在状态：S(g) > S(l) > S(s)。 69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1S(g)>S(l)>S(s)三种状态下水的熵 冰 水 水蒸气标准状况下：1mol不同物质的熵S(Jmol-1K-1) 4.反应熵变:反应产物的总熵与反应物总熵之差
(1)符号：△S
(2)表达式:△S =∑S(生成物) – ∑S (反应物)
(3)正负判断：
①气体体积增大的反应，△S>0,熵增加反应
②气体体积减小的反应，△S<0,熵减小反应 练习：判断下列反应熵变大小：
1、N2+3H2=2NH3
2、2C+O2=2CO
3、CaCO3=CaO+CO2
△S＜0△S＞0△S＞01、冰→ 液态水 → 水蒸气
2、氯化钠晶体溶于水
3、自发进行的吸热反应：
N2O5分解：
2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g)??? △H=+56.7kJ/mol
碳酸铵的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)??? △H=+74.9 kJ/mol共同点：熵（S）增加【探究】下列自发过程中熵变的特点：注意：
１。熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关；
２。熵变（△S）只决定于体系的始态和终态，与变化的途径无关；
３。熵变只是反应能否自发进行的一种因素。
４。若 △Ｓ>0 ，正向反应能自发进行；
若△Ｓ<0 ，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。三、反应熵变与反应方向：
??????? 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。是在用来判断化学反应方向时就称为熵判据 -10℃的液态水能自动结冰成为固态
铝热反应是熵减反应，它在一定条件下也可自发进行。
有些熵减的反应一定条件下也可以自发进行
因此熵判据判断过程的方向也是不全面的
总结：自发过程的两大变化趋势：
（1）能量趋于减小(焓减）
（2）混乱度趋于增大（熵增）举例：科学家们总结出了一条公式△G＝ △H－T △S，△G代
表的是自由能，用自由能来判断反应进行的方向是最全面
最科学的，当△G<0时，反应就可以自发进行 任何温度都自发进行不能自发进行较低温度时自发进行高温时自发进行总结：四、焓变与熵变对反应方向的共同影响
1.判据： △G＝ △H－T △S
2.判据与反应的自发性：
< 0 反应自发进行
△G＝ △H－T △S = 0 反应达平衡状态
> 0 反应不能自发进行
3.适用判据应注意的问题：
（1）判断反应的自发性要结合△H和△S，利用
△G＝ △H-T△S
（2）条件是一定温度、压强下
（3）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的趋势，但这个反应到底能不能反应，那还要看反应进行的限度和反应进行的速率。1．过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。注意2．在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。
例如：石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。小结一、化学反应进行方向的判据1．焓判据2．熵判据二、理解熵的含义和熵的变化1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，
如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等……2、吸热的自发过程应为熵增加的过程，
如冰的融化、硝酸铵溶于水等。3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，
如两种理想气体的混合等。练习：
1.能用能量判据判断下列过程的方向的是（ ）
A. 水总是自发的由高处往低处流
B. 放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行
C. 有序排列的火柴散落时成为无序排列
D. 多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大
2.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：
C(石墨，s)+O2（g）=CO2 （g）△H=-393.5kJ/mol
C(金刚石，s)+O2 （g） =CO2 （g）△H=-395.4kJ/mol
关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（ ）
A.石墨转化为金刚石是自发进行的过程
B.金刚石转化为石墨是自发进行的过程
C.石墨比金刚石能量低
D.金刚石比石墨能量低
ABC3.下列过程属于熵增加的是（ ）
A.固体的溶解过程
B.气体扩散过程
C.水蒸气变为液态水
D.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
4.下列说法中，正确的是（ ）
A.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
B.自发反应在恰当条件下才能实现
C.自发反应在任何条件下均能实现
D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
5.下列反应中在高温下不能自发进行的是（ ）
A.CO(g)=C(s) +１/2O2(g)
B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
D.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)ABBA
6.下列说法完全正确的是( )
A.放热反应均是自发反应
B.ΔS为正值的反应均是自发反应
C.物质的量增加的反应，ΔS为正值
D.如果ΔH和ΔS均为正值，当温度升高时，反应可能
自发进行
7.下列反应中，ΔS最大的是( )
A.CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)
B.2SO2(g)+O2(g)＝2SO3(g)
C.N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g)
D.CuSO4(s)+5H2O(l)＝CuSO4?5H2O(s)DA8.某反应２AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH < 0，ΔS > 0
B. ΔH < 0，ΔS <0
C. ΔH > 0，ΔS > 0
D. ΔH > 0，ΔS < 0
C
