1、 選修四選修四第四節第四節 化學反應進行的方向化學反應進行的方向水總是從高處流向低處水總是從高處流向低處散熱散熱自由落體運動自由落體運動2021-11-25 化學反應的自發過程化學反應的自發過程自發過程自發過程例如例如: 水總是自動地從高處向低處流水總是自動地從高處向低處流,鐵在鐵在 潮濕的空氣中易生銹。潮濕的空氣中易生銹。例如：欲使水從低處輸送到高處，可借助例如：欲使水從低處輸送到高處，可借助 水泵作機械功來實現。水泵作機械功來實現。在一定條件下不需外界作功，一經引發就在一定條件下不需外界作功，一經引發就能自動進行的過程。能自動進行的過程。要使非自發過程得以進行要使非自發過程得以進行, 外界

2、必須作功外界必須作功。自發過程的特點：自發過程的特點：特點：特點：高能狀態高能狀態低能狀態低能狀態體系對外部做功體系對外部做功釋放能量釋放能量(H0)判斷下列過程是否自發判斷下列過程是否自發（1）氯化銨溶解于水；）氯化銨溶解于水；（2）香水香氣四溢）香水香氣四溢（3）酸堿中和反應；）酸堿中和反應； （4）Zn與與CuSO4溶液會反應生成溶液會反應生成Cu和和ZnSO4；（5）常溫下）常溫下,水蒸發生成水蒸氣；水蒸發生成水蒸氣； （6）室溫下冰塊自動融化；）室溫下冰塊自動融化；（7）鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；）鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹；（8）鎂條燃燒）鎂條燃燒 （9）H2和和O2的混合氣體遇

3、明火就燃燒的混合氣體遇明火就燃燒 2021-11-25曾試圖以反應的焓變曾試圖以反應的焓變 (H) 作為反應自發性作為反應自發性的判據。的判據。認為在等溫等壓條件下，當認為在等溫等壓條件下，當 H 0時時: 化學反應不能自發進行化學反應不能自發進行但實踐表明但實踐表明: 有些吸熱過程有些吸熱過程(rHm 0) 亦能自發進行亦能自發進行。例如例如 1.1.NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)2.Ag2O(s) 2Ag(s) + O2(g)12 可見，把焓變作為反應自發性的判據是可見，把焓變作為反應自發性的判據是不準確不準確、不全面的不全面的。除了反應焓變以外除了反應焓變以外，還

4、還有其它因素有其它因素(體系混亂度的增加和溫度等體系混亂度的增加和溫度等),也是影響許多化學和物理過程自發進行的也是影響許多化學和物理過程自發進行的因素。因素。 H=+ 14.7 kJmol-1H=+ 30.14 kJmol-12021-11-25為什么有些吸熱過程亦能自發進行為什么有些吸熱過程亦能自發進行 呢呢?NH4Cl晶體中晶體中NH4+ 和和Cl- 的排列是整齊有的排列是整齊有序的序的。NH4C1晶體進入水中后晶體進入水中后，形成水合形成水合離子離子 (以以aq表示表示 )并在水中擴散。在并在水中擴散。在NH4Cl溶液中溶液中，無論是無論是NH4+(aq)、Cl-(aq)還是水分子還是

5、水分子 ，它們的分布情況比，它們的分布情況比 NH4C1 溶解前要混亂得多。溶解前要混亂得多。例如例如 1.1.NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)H=+ 14.7 kJmol-1熵熵S2021-11-25化學反應的熵變化學反應的熵變S ST - S0 熵：熵是表示物質混亂度的一個物理量熵：熵是表示物質混亂度的一個物理量單位：單位：Jmol-1K-1符號：符號：S熵變（熵變（ S）2021-11-25注意注意：(1) 物質的聚集狀態不同其熵值不同；物質的聚集狀態不同其熵值不同； 同種物質同種物質 S(g)S (1)S(s)(2) 物質的熵值隨溫度的升高而增大；物質的熵值隨溫度

6、的升高而增大；(3) 氣態物質的熵值隨壓力的增大而減小。氣態物質的熵值隨壓力的增大而減小。2021-11-25(4).在在0K時時,一個純物質的完美晶體一個純物質的完美晶體,其組分其組分粒子粒子 (原原 子子 、分分 或或 離子離子 )都處于完全有都處于完全有序的排列狀態序的排列狀態, 混亂度最小混亂度最小, 熵值最小。熵值最小。把任何純物質的完美晶體在把任何純物質的完美晶體在0K時的熵值規時的熵值規定為零定為零(S00)。(5).在與外界隔離的體系中，自發過程在與外界隔離的體系中，自發過程將導致熵增加，即將導致熵增加，即S0S ST - S0 ST - 0 ST 1.焓判據：焓判據：學習化學

7、的經驗告訴我們，在化學學習化學的經驗告訴我們，在化學反應中，反應中， ，常常是容易發生，常常是容易發生的，放熱過程中體系能量的，放熱過程中體系能量 ，而，而能量越能量越 越越 因此具有自發進行因此具有自發進行的傾向。的傾向。即即H 0，反應有利于自發進行，反應有利于自發進行，這就是焓判據這就是焓判據!放熱反應放熱反應降低降低低低穩定穩定不同不同（3）熵增原理：）熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發過在與外界隔離的體系中，自發過程將導致體系的熵程將導致體系的熵 ，即熵變，即熵變（符號（符號 ） 零。零。 增大增大大于大于S即即S 0，反應有利于自發進行，反應有利于自發進行，這就是熵判據這就是熵判

8、據!【思考與交流【思考與交流】熵增大的過程一定能自發進行熵增大的過程一定能自發進行,熵減小的過程一定不能自發進行嗎？熵減小的過程一定不能自發進行嗎？例如：例如：-10的水會自動結冰為固態，的水會自動結冰為固態，這是熵減的過程，但它是放熱的這是熵減的過程，但它是放熱的還是不全還是不全面的！面的！3.復合判據（自由能判據復合判據（自由能判據 ）過程的自發性只能用于判斷過程的過程的自發性只能用于判斷過程的 ，不能確定過程是否一定會不能確定過程是否一定會 和和 。 綜合考慮綜合考慮 和和 的復合判據，將更的復合判據，將更適合于所有的過程，只根據一個方面來適合于所有的過程，只根據一個方面來判斷反應進行的方向是不全面的判斷反應進行的方向是不全面的 ！方向方向發生發生過程發生的速率過程發生的速率焓判據焓判據熵判據熵判據GHT SG單位：單位：KJ/mol G0，反應不能自發進行反應不能自發進行焓變焓變熵變熵變自由自由能變能變反應能否反應能否自發進行自發進行 H0 H0 S0 S0 H0 S0 G0否否無法判斷