化學反應的方向高中化學—化學反應原理01方向性與自發性熱傳遞的方向性冰在常溫下吸熱而融化自然界中熱總是從高溫物體向低溫物體傳遞，直至兩物體溫度相等。熱從低溫物體向高溫物體傳遞不會自動發生，但不是不會發生，如空調借助電能的輸入可實現熱的逆向傳遞。封閉的熱烤箱在室溫下逐漸冷卻烤箱：高溫環境：低溫熱冰：低溫環境：高溫熱化學反應的方向性2NaOH＋H2SO4→Na2SO4＋2H2O自發進行Na2SO4＋2H2O→2NaOH＋H2SO4相同條件下：非自發進行鐵絲鐵銹自發進行自發反應：在給定條件下，不借助外力，任其自然就能自動進行的反應非自發進行自發反應具有方向性，自發進行的反應為其反應方向，其逆方向為非自發進行如何判斷化學反應的方向性——判斷某個反應能否自發進行19世紀，一些化學家在分析了大量化學反應的焓變后發現：大多數能自發進行的化學反應是放熱反應。觀點：決定化學反應能否自發進行的因素是反應的焓變：放熱反應(ΔH＜0)可以自發進行，吸熱反應(ΔH＞0)不能自發進行理論：能量越低越穩定，一個體系的能量傾向于從高能態轉變為低能態觀點：決定化學反應能否自發進行的因素是反應的焓變：放熱反應(ΔH＜0)可以自發進行，吸熱反應(ΔH＞0)不能自發進行理論：能量越低越穩定，一個體系的能量傾向于從高能態轉變為低能態高溫自發02熵與熵變烤箱：高溫環境：低溫熱冰：低溫環境：高溫熱自發過程的本質自然界追求系統與環境(系統)之間能量的分散，所以可自發地進行熱的傳遞，盡可能地提高能量的分散程度。化學上為了描述系統的能量分散程度，定義了S(熵)：混亂或無序程度。熵增原理：孤立系統的熵會自發地增大直到最大值生活中的熵增過程有序混亂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？不均勻均勻熵變的定義ΔS(熵變)描述能量分散程度的變化。系統與環境整體作為孤立系統：ΔS總=ΔS系統+ΔS環境

烤箱：高溫環境：低溫熱冰：低溫環境：高溫熱ΔS環=Q(環境吸/放的熱)T(環境)系統的變化決定總能量分散程度的變化自發過程的判斷一：熵(總熵)判據熵增過程(ΔS總＞0)可以自發進行，熵減過程(ΔS總＜0)不能自發進行ΔS單位：J·K-103吉布斯自由能變吉布斯自由能變ΔS(熵變)描述能量分散程度的變化。系統與環境整體作為孤立系統：ΔS總=ΔS系統+ΔS環境

ΔS環=Q(環境吸/放的熱)系統的變化決定總能量分散程度的變化ΔS總=ΔS系統–

ΔH系統–Wf

TQ(環境吸/放的熱)=–Q(系統吸/放的熱)=–[ΔH(系統)–Wf]思考：影響總熵變的因素有？ΔH系統–TΔS系統–Wf=–TΔS總ΔGΔG為吉布斯自由能變ΔG=ΔH–TΔST(環境)自發過程的判斷二：吉布斯自由能判據ΔH系統–TΔS系統–Wf=–TΔS總0ΔG系統的ΔG＜0，ΔS總＞0，可以自發進行，逆過程不自發系統的ΔG＞0，ΔS總＜0，不能自發進行，逆過程自發系統的ΔG=0，ΔS總=0，達到平衡狀態，過程無方向性根據ΔG的存在，系統在每個狀態下都具有吉布斯自由能G，自發反應總是朝著吉布斯自由能減小的方向進行，直至達到平衡狀態Wf=0如何判斷環境為等溫、等壓、Wf=0的化學反應的自發性總熵變吉布斯自由能變（ΔG）ΔG=G2–G1ΔG=ΔH–TΔS1、

ΔHΔH=Q查表計算2、

ΔSΔS為混亂度的變化查表計算：ΔS=S2–S1

(人為規定數值)熵變規律1、同一物質：S(高溫)＞S(低溫)；S(g)＞S(l)＞S(s)

2、變化前后微粒個數增加，體系更混亂，能量也更分散，ΔS＞03、有氣體參與的變化，變化前后氣體分子數增加，ΔS＞0根據你已有的知識和經驗，判斷下列過程的熵變大于零，還是小于零。一般，溶解和電離過程是熵增的

分析以下反應的焓變與熵變，由吉布斯自由能變判斷其自發性化學反應ΔH/(kJ·mol-1)ΔS/(J·mol-1·K-1)ΔG能否正向自發進行＜0＞0能不能溫度對吉布斯自由能變的影響ΔH–TΔS=ΔG

快速分析ΔG正負性的思路1：ΔH＜0ΔS＞0ΔG＜0任何溫度自發ΔH＜0ΔS＜0T越低，ΔG越小低溫自發ΔH＞0ΔS＜0ΔG＞0任何溫度不自發ΔH＞0ΔS＞0T越高，ΔG越小高溫自發溫度對ΔG的影響需綜合考慮ΔH和ΔS溫度對吉布斯自由能變的影響

快速分析ΔG正負性的思路2：ΔH–TΔS=ΔG

分析以下反應的焓變與熵變，由吉布斯自由能變判斷其自發性化學反應ΔH/(kJ·mol-1)ΔS/(J·mol-1·K-1)ΔG能否正向自發進行＜0＞0能不能低溫自發高溫自發

分析以下反應或變化的焓變與熵變，由吉布斯自由能變判斷其自發性化學反應/物理變化ΔHΔS能否正向自發進行溫度大于升華點自發＞0＞0S(s)+O2(g)=SO2(g)2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)N2(g)+O2(g)=2NO(g)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)＜0＜0＞0＜0＜0＜0低溫自發低溫自發分段反應依次考慮每步反應與外界環境（溫度等）之間的相互影響高溫自發略＞0略＞0自發如何判斷環境為等溫、等壓、Wf=0的化學反應的自發性總熵變吉布斯自由能變（ΔG）ΔG=G2–G1ΔG=ΔH–TΔS1、

ΔH感覺：ΔH=Q查表計算2、

ΔS感覺：ΔS為混亂度的變化查表計算：ΔS=S2–S1

(人為規定數值)熵變規律1、同一物質：S(高溫)＞S(低溫)；S(g)＞S(l)＞S(s)

2、變化前后微粒個數增加，體系更混亂，能量也更分散，ΔS＞03、有氣體參與的變化，變化前后氣體分子數增加，ΔS＞0(ΔG、ΔH、ΔS以標準反應計算)3、

T(環境溫度改變環境的ΔS，影響總熵變；環境溫度影響系統的ΔG)如何改變化學反應的方向ΔG＜0ΔH系統–TΔS系統–Wf=–TΔS總ΔG＞0若要使ΔS總＞0，則ΔG＞0例如通過電解法向其輸入電功，且電功大于ΔG，水可發生分解。部分反應可改變溫度以改變ΔG正負性ΔG正負性不受溫度影響的反應：若想使反應向ΔG＞0的非自發方向發生，需要環境對其做非體積功Wf＞ΔG熱