新人教版化学高中选修四2．4：化学反应进行的方向（共29张PPT）

(共29张PPT)
自然界中有许多能自然而然发生的现象，
请同学们联系生活知识，
列举一些能自发进行的例子？
生活中的自发过程
高山流水
电流
生活中的自发过程
高山流水
高能状态
低能状态
利用水泵可将水从低处流向高处
生活中的自发过程
高电势状态
低电势状态
Na投入H2O中
铁生锈
生活中的自发反应
Cu和AgNO3反应
NaOH和HCl反应
生活中的自发反应
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
在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。
如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？
自发反应：
非自发过程：
在一定条件下，需要持续外力作用才能维持进行的过程。
寻找反应能否自发进行的判据
第四节
化学反应进行的方向
Cu和AgNO3反应
NaOH和HCl反应
Na投入H2O中
铁生锈
Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag
(s)
△H=
-181.75
kJ·mol-1
NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
△H=
-57.3
kJ·mol-1
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)
△H=
-636.1
kJ·mol-1
Fe(s)
……
Fe2O3
(aq)
△H=
-790.7
kJ·mol-1
自发反应
共同点——放热反应　△H＜0
二、化学反应进行方向的判据
1、能量判据（焓判据）
能量判据（焓判据）∶
自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H
﹤0）。
即△H＜0的反应有自发进行的倾向。
多数能自发进行的化学反应是放热反应
反应物的总能量高
生成物的总能量低
放热反应
△H＜0
焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。
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
2N2O5(g)
＝4NO2(g)+O2(g)
　
△H=+56.7kJ/mol
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
△H=+74.9
kJ/mol
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4（aq）+H2O（l）；
△H（298K）=＋37.3KJ/mol
结论：△H
<
O有利于反应自发进行
但自发反应不一定要△H
<
O
焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。
自发反应一定要△H
<
O
？
冰块融化
品红在水中扩散
　　你能解释蒸汽扩散和火柴混乱的真正原因吗？
蒸汽扩散
火柴散落
有序排列的火柴散落时自发地成为无序排列
——趋向于体系混乱度增大
有序
混乱
火柴散落
克劳修斯
（德国）
熵
S
定义：描述体系混乱度的物理量
符号：S
单位：J·mol-1·K-1
体系混乱度越大，熵值越大；
体系混乱度越小，熵值越小。
熵增原理(又称为熵判据).
体系有自发向混乱度增加的方向变化的倾向。(即熵增△S＞0)
△S=S生成物总熵－S反应物总熵
△S越大，越有利于反应自发进行
标准状况下：1
mol不同物质的熵S(J
mol-1K-1)
知识介绍
CH4
O2
CO2
186.15
205.03
214
H2O(l)
HNO3(l)
Br2(l)
69.9
156
152
NaCl
Fe
金刚石
72.1
27.3
2.4
熵值最大
熵值最小
（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)。
2N2O5(g)
＝4NO2(g)+O2(g)
　△H=+56.7kJ/mol
(NH4
)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
△H=+74.9
kJ/mol
思考:
两个反应都是混乱度增大的反应。
熵增，△S＞0，有利于自发反应
这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？
1、同一物质状态改变：
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多的反应。
4.
生成气体的反应。
导致熵增(△S＞0）的一些因素
固态
液态
气态
熵增
熵增
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)
△S=－39.35J?mol-1?K-1
结论：△S
>
O，有利于反应自发进行，
自发反应不一定要△S
>
O。
熵变是反应能否自发进行一个因素,但不是唯一因素。
铝热反应（
△S＜0）也能自发反应。
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)这个反应能否自发进行？
已知：
△H(298K)=+178.2KJ?mol-1,
△S(298K)=+169.6J?mol-1?K-1
思考
总结：自发过程的变化趋势
1.能量趋于降低
2.混乱度趋于增加
美国物理化学家吉布斯
自由能
研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是
△G
=
△H
-
T△S
（
G
~吉布斯自由能
T
~绝对温度+)
△G
=
△H
-
T△S
＜
0
反应能自发进行
△G
=
△H
-
T△S
＞0
反应不能自发进行
△G
=
△H
-
T△S
＝0
反应达到平衡状态
反应进行方向的判断方法：
2、物质的混乱度趋于增加
1、物质具有的能量趋于降低
?H(焓变)
?S(熵变)>0
放热反应
自发进行
不自发进行
不能定性判断
不能定性判断
?H<0
?H<0
?H>0
?H>0
?S>0
?S>0
?S<0
?S<0
熵增原理
<0
三、复合判据
焓变
熵变
化学反应能否自发进行
?H>0
?S>0
高温下
反应自发进行
?H>0
?S<0
所有温度下
反应不能自发进行
?H<0
?S>0
所有温度下
反应自发进行
?H<0
?S<0
低温下
反应自发进行
放热
熵增
吸热
熵减
放热
熵减
吸热
熵增
2）TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
△H=+161.9kJ·mol-1
3）NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)
△H=
-176.9kJ·mol-1
△S=
-38.4J·mol-1·K-1
△S=
-284.3J·mol-1·K-1
△S=+169.6J·mol-1·K-1
4）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g
)
应用判据解决问题
根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与是能否自发进行
△H=+178.2kJ·mol-1
△H=
-
57.3kJ·mol-1
1）H+(aq)+OH-(aq)=H2O
(l)
△S=+80.7J·mol-1·K-1
从“熵”的角度看世界
薛定谔所著《生命是什么？》
“热力学第二定律是一个最深刻、最普遍的定律。它有着自身忧郁的美，象所有重要定律一样，引起人们的崇敬之情。”
—
英国作家
C.P.Snow
正如“能”的观点被人们普遍接受一样，“熵”的观点也越来越多地被人们用来解释物理、化学、生命、信息、生活中的诸多行为与现象。
熵与环境
在环境学家看来熵增就是污染……
熵在其他领域的应用
衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，
也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度
增大，当熵值达极大值时即死亡，
这是一个不可抗拒的自然规律。
熵与生命：
熵在其他领域的应用