化學反應進行的方向精品課件第1頁/共54頁研究化學反應進行的快慢研究化學反應進行的程度研究化學反應能否發生的問題----化學反應速率問題----化學平衡問題----化學反應進行的方向化學反應原理第2頁/共54頁④火柴棒散落①水往低處流②鎂條燃燒③酸堿中和⑤墨水擴散第3頁/共54頁花開花謝第4頁/共54頁①自然界中水總是從高處往低處流；②墨水擴散，食鹽溶解于水如何判斷一個過程，一個反應能否自發進行？1、生活中的自發過程④生活中電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動，其反方向也不會自動進行；③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，這些過程都是自發的，其逆過程就是非自發的。第5頁/共54頁化學反應的方向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，需要外界做功才能進行的過程。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.第6頁/共54頁自發過程：在一定條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程；非自發過程：在一定條件下，需持續借助人為

作用才能進行的過程。

一、自發過程與非自發過程點燃2H2+O2==2H20NaOH+HCl=NaCl+H2O通電2H2O==2H2+O2自發反應：在給定的一組條件下，一個反應可以自發地進行到顯著程度，就稱為自發反應。第7頁/共54頁說明：(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。

(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。第8頁/共54頁(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；用高溫可使石灰石分解。實現后者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。(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。第9頁/共54頁注意：1.自發過程是一種傾向，不一定發生。

例如：綁緊口的氣球里面的氣體和沒綁口的氣球里面的氣體都有自發混合到大氣里面的傾向，但是只有沒綁口的氣球里面的氣體能夠混合到大氣中。2、過程的自發性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程發生的速率。如鋼制器件腐蝕、酸堿中和等例子。

3、反應的自發性也受外界條件的影響。如石灰石分解，常溫下是非自發的，但在1273K時是自發的反應。第10頁/共54頁知道了某過程有自發性之后，則可判斷出過程的方向可確定過程是否一定會發生可預測過程發生完成的快慢可判斷過程的熱效應A練習：第11頁/共54頁2、放熱的自發反應(1)甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=-802.3kJ/mol(2)鐵生銹：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)

△H=-824kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);

△H=-571.6kJ/mol(3)Fe(OH)2：4Fe(OH)2+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3

;

△H<0NH3+HCl=NH4Cl

△H<0共同點—放熱反應△H＜0第12頁/共54頁3、吸熱的自發過程(1)室溫下冰塊的融化；硝酸鹽類的溶解等都是自發的吸熱過程。(2)N2O5分解：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；

△H=+56.7kJ/mol(3)碳銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);

△H=+74.9kJ/mol4、既不吸熱也不放熱的自發過程兩種理想氣體的混合等第13頁/共54頁練習：判斷自發與非自發（室溫下）（1）打開活塞，分液漏斗中的水流進燒杯

（2）鎂帶燃燒

（3）氫氣燃燒

（4）水分解成H2和O2過程

自發自發自發非自發第14頁/共54頁判斷化學反應方向的依據思考：高山流水為什么是自發過程？對于化學反應，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～△H﹤0）因此：反應的焓變是制約化學反應是否自發進行的因素之一。第15頁/共54頁反應物的總能量高生成物的總能量低放熱反應△H＜0二.反應方向的焓判據：第16頁/共54頁反應焓變與反應方向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～△H﹤0）。多數能自發進行的化學反應是放熱反應，如常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應是自發的，反應放熱∶

4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)；△H=－444.3KJ/mol

一、能量判據第17頁/共54頁

1.焓判據：自發過程的體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態(這時體系會對外部做功或釋放熱量)，這一經驗規律就是焓判據，是判斷化學反應進行方向的判據之一。二、焓判據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。第18頁/共54頁多數能自發進行的化學反應是放熱反應，如常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應是自發的，反應放熱∶

4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)；△H=－444.3KJ/mol

自發過程的變化趨勢之一：能量趨于降低第19頁/共54頁但是，有不少吸熱反應也能自發進行，

如∶NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)

+CH3COONH4（aq）+H2O（l）；

△H（298K）=＋37.3KJ/mol

還有一些吸熱反應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，如在室溫下吸熱反應的碳酸鈣分解反應不能自發進行，但同樣是這個吸熱反應在較高溫度（1200K）下則能自發進行。放熱反應過程中體系能量降低,因此具有自發進行的傾向,-------

焓（△H）判據第20頁/共54頁由此可見運用能量判據主要依據反應焓變，而焓變（△H）的確是一個與反應能否自發進行的因素，但不是決定反應能否自發進行的唯一因素。第21頁/共54頁小結:焓變作為判斷反應自發性的依據：若△H<0，正向反應能自發進行；若△H>0，正向反應不能自發進行，而逆向反應能自發進行。第22頁/共54頁克勞修斯

（德國）

熵S第23頁/共54頁火柴棒散落墨水擴散由有序變為無序同一種物質，其氣態時會通過分子的擴散自發形成均勻的混合物硝酸銨溶于水要吸熱，但它能自發向水中擴散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→熵第24頁/共54頁墨水滴入水中氣體的擴散第25頁/共54頁固體的溶解第26頁/共54頁墨水、氣體擴散，固體的溶解一副嶄新的撲克牌被洗過后會怎樣？如果沒有法律的制約，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？第27頁/共54頁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。單位：J/(mol·K)或

J·mol-1·K-13、體系混亂度越大,熵值越大.同一物質，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。反應前后，體系中n（氣）越多，S越大。例：2NH3(g)=N2(g)+H2(g)

4、熵變：△S=S(生成物總)+S(反應物總)二、熵判據第28頁/共54頁69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1S(g)>S(l)>S(s)三種狀態下水的熵

冰水水蒸氣第29頁/共54頁4、熵變和熵增原理（1）熵變（△S）∶化學反應中要發生物質的變化或物質狀態的變化，因此存在著熵變。△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。（2）在與外界隔離的體系中，自發過程將導致體系的熵增大，這個原理叫做熵增原理。該原理是用來判斷過程的方向的又一個因素，又稱為熵判據。第30頁/共54頁自發反應一定是熵增加的反應嗎？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)推論：△S>O有利于反應自發進行，自發反應不一定要△S>O結論：熵變是反應能否自發進行的一個因素,但不是惟一因素。

第31頁/共54頁特點：體系趨于（1）高能低能即△H<O（2）有序變無序（即混亂程度增大）△S>O結論：△H<O放熱反應，△S>O熵增反應均具有自發進行的傾向，即反應有可能發生。第32頁/共54頁

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△H和熵變△S思考交流第33頁/共54頁5、焓判據和熵判據的應用1、由焓判據知∶放熱過程（△H﹤0）常常是容易自發進行；2、由熵判據知∶若干熵增加（△S﹥0）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－自由能將更適合于所有的反應過程。第34頁/共54頁美國物理化學家吉布斯自由能G第35頁/共54頁三、焓變與熵變對反應方向的共同影響∶（復合判據----自由能變化△Ｇ）在一定條件下，一個化學反應能否自發進行，既可能與反應焓變（△H）有關，又可能與反應熵變（△S）有關。在溫度、壓強一定的條件下，我們要判別化學反應的方向要考慮△H、△S共同影響的結果。反應焓變(能量判據)反應方向反應熵變(熵判據)

（復合判據----自由能變化△Ｇ）復合判據第36頁/共54頁1、體系自由能變化（符號?G，單位為kJ/mol）綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響：?G=?H—T?S

這是恒溫恒壓下判斷化學反應自發進行的判據，它不僅與焓變和熵變有關，還與溫度有關，由上述關系式可推知：2、反應進行方向的判斷方法：?G=?H—T?S<0(即?H<0,?S>0)的反應能自發進行。?G=?H—T?S=0反應達到平衡狀態?G=?H—T?S>0(即?H>0,?S<0)反應不能自發進行。第37頁/共54頁△H△S第38頁/共54頁當?H>0,?S>0,或?H<0,?S<0時,反應是否自發進行與溫度有關，一般低溫時焓變影響為主，高溫時，熵變影響為主，而溫度影響的大小要?H、?S的具體數值而定。3、過程的自發性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發生和過程發生的速率。如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發生腐蝕過程的自發性是相同的，但只有后者可以實現。第39頁/共54頁4、吉布斯自由能判斷反應自發進行的方向

△G=△H-T△SNH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S<0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0△S>0判斷這兩個反應什么條件下自發進行低溫可行高溫可行第40頁/共54頁影響因素：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小結第41頁/共54頁典例剖析∶例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、室溫下水結成冰例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。DA第42頁/共54頁3、下列說法正確的是∶（）A、放熱反應一定是自發進行的反應；B、吸熱反應一定是非自發進行的；C、自發進行的反應一定容易發生；D、有些吸熱反應也能自發進行。4、250C和1.01×105Pa時，反應2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；△H=＋56.76kJ/mol，自發進行的原因是∶A、是吸熱反應；B、是放熱反應；C、是熵減少的反應；D、熵增大效應大于能量效應。DD第43頁/共54頁規律方法總結自發反應中的焓變和熵變的關系：1、放熱的自發過程可能是熵減小的過程，如鐵生銹、氫氣燃燒等；也可能是熵無明顯變化或增加的過程，如甲烷燃燒、氫氣和氯氣化合等。2、吸熱的自發過程是熵增加的過程，如冰的融化、硝酸銨溶于水等。3、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等。第44頁/共54頁例3：下列說法正確的是(

)A、凡是放熱反應都是自發的，吸熱反應都是非自發性的B、自發反應一定是熵增大，非自發反應一定是熵減小或不變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。

C

解析：放熱反應常常是容易進行的過程，吸熱反應有些也是自發的；自發反應的熵不一定增大，可能減少，也可能不變。如Fe生銹、H2燃燒的過程是熵減小的過程，NH4NO3晶體溶于水，NH4HCO3分解是熵增的過程。H2和Cl2混合反應熵基本不變的過程。自發性只能用于判斷過程的方向，是否能實現還要看具體的條件。第45頁/共54頁練習題：1、科學家根據體系存在著力圖使________________和_______________的自然現象，提出了相互關聯的________和_________，為最終解決上述問題提供了必要的理論根據。試分別舉一例_________________，___________。自身能量趨于“最低”“有序”變為“無序”能量判據熵判據鐵在潮濕空氣中生銹硝酸銨溶于水2、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=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molD第46頁/共54頁3．下列說法中，正確的是()A．化學反應總是伴隨著能量變化的

B．能夠自發進行的反應不一定都是放熱反應

C．只有放熱反應才能夠自發進行

D．能夠自發進行的反應就一定能夠發生并完成4．下列物質中，熵值(S)最大的是()A．金剛石B．Cl2(l)C．I2(g)D．Cu(s)ABC第47頁/共54頁5．水在273K、1．01×105Pa時可轉化為固態，在373K時則又可轉化為氣態。若分別用S(g)、S(1)、S(s)表示水的氣、液、固三種狀態的熵值，則下列表達式中，正確的是()A．S(g)<S(1)<S(s)B．S(g)>S(1)>S(s)C．S(g)>S(1)=S(s)D．S(g)>S(s)>S(1)6、有關化學反應的說法，正確的是()A、自發反應都是放熱反應B、自發反應都是熵增大的反應C、自發反應一定能實現D、非自發反應在一定條件下能實現DB第48頁/共54頁4．已知反應2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)?H=_285．8kJ·mol-1，下列結論中，正確的是()A．E(反應物)>E(生成物)B．E(反應物)<E(生成物)C．反應放熱

D．反應吸熱AC第49頁/共54頁5．下列熱化學方程式中，放出的熱量