1、,第二章,2.1 化学反应的方向(第1课时),水总是自发地由高处往低处流,自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的化学反应？,生活中的自发过程,花开花落,电流,情景设计,Cu和AgNO3反应,红墨水扩散,自发过程： 在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程 非自发过程： 在一定条件下，需持续借助人为作用才能进行的过程。 自发反应： 在给定的条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度就称为自发反应,下列过程和反应属于自发进行的是A. 物体由高处自由下落B. 电解水 C、钠与水反应D. 电动水泵将水由低抽到高处E、氢气与氧气点燃生成水F、在室温下水结成冰G、
2、一缕花香可以溢满居室 I、一滴墨水染红一盆清水J、铁在潮湿空气中发生锈蚀K、石灰石的分解,自发过程： A C E G I J,非自发过程 B D F K,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 kJmol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJmol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJmol-1 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJmo
3、l-1,共同特点：H 0 即放热反应,交流讨论,自发过程的共同特点:,高能状态,低能状态,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,H0,总结感悟,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） 能量判据（焓判据）,思考：很多放热反应有自发进行的倾向,是不是吸热反应就不能自发进行呢？,2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol,但有些自发反应却是吸热的，如：硝酸铵溶于水、氯化铵与氢氧化钙的反应等等。 又如：,能从焓变
4、方面来解释吗？,多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。那是不是说焓判据是错误的呢?不是,这只是说明了焓变不能作为判断反应是否自发进行的独立依据。,墨水溶解扩散,结论：H O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要H O,焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。,引起某些吸热反应能自发进行的“气球”是什么呢？,冰块融化,品红在水中扩散,有 序,混 乱,一副崭新的扑克牌被洗过后 如果没有法律的制约 下课铃一响教室里的状态 你能发现这些看似不相干的事件之间的联系吗？,混乱,思考与交流：,气态物质能通过分子的扩散自发地形成均匀的混
5、合物。,火柴散落有趋向于最大混乱度的倾向,结论：在密闭条件下，体系从有序无序是自发的。与能量状态的高低无关,有序,混乱,克劳修斯 （德国）,熵,S,,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,2、熵判据,（1）熵：用来度量体系混乱程度的物理量。 （2）符号：S （3）体系混乱度越大，熵值越大。,总结感悟,熵值最大,熵值最小,【结论】同一物质的熵值：气态液态固态,气体及其物质的量的增多是体系熵值变化的主要决定因素,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. 生成气体物质的量增多的化学
6、反应,导致熵增(S0）的一些因素,固态,液态,气态,熵增,熵增,（4）熵变和熵增原理,在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理。,熵变（S）：产生新物质或物质状态有变化就存在着熵变。 S=S产物S反应物,该原理是用来判断过程方向的一个因素，又称为熵判据。,总结感悟,2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol这两个反应都是吸热反应，但却能自发进行，为什么？,思考:,两个反应都是混乱度增大的反应。,自发反应一定是熵增加的反应吗？,2Al(s)+F
7、e2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S=39.35Jmol-1K-1,结论： 1.S 0有利于反应自发进行， 自发反应不一定要S 0;,【思考与交流】,2.熵变是反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。,3、熵判据的局限性：1）自发过程不一定熵增（零下水结冰）2）熵增不一定自发（石灰石高温分解）,1. 25和1.01105Pa时,反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.76 kJ/mol,自发进行的原因是( ) A.是吸热反应 B.是放热反应 C.是熵减少的反应 D.熵增大效应大于能量效应,练习:,D,2.试根据熵的定义判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于
8、零 (1)水蒸气冷凝成水 (2)CaCO3(S)=CaO(S)+CO2(g) (3)气体在催化剂上吸附 (4)碳水化合物在生物体内分解,S0,S0,S0,S0,3.下列关于冰融化为水的过程判断正确的 是( )A. H 0, S0 C. H 0, S0 D. H 0, S0,C,小结,化学反应进行方向的判据,1焓判据:,2熵判据:,能量降低的方向,就是反应容易进行的方向,熵增的方向,就是反应容易进行的方向,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向 焓变 熵变 能否自发 NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g) NH4Cl(s) = NH3(g
9、)+ HCl(g),加热,反应能否自发还与温度有关,交流讨论,0 0 能,0 0 不能,0 0 能,化学反应的最终判据到底是什么呢？, G=HT S,三、复合判据（自由能变化）,当 G0时，反应自发进行,当 G0时，反应不自发进行,当 G=0时，平衡状态,自主学习：P36科学视野,信息：体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响： G= H-TS。在恒温、恒压下，用G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当G 0时可自发进行）。,自发进行,不自发进行,低温时,高温时,低温时,高温时,低温不自发,高温自发,低温自发,高温不自发,H,H0 S0 高温下 反应自发进行,
10、H 0 S0 所有温度下 反应不能自发进行,H0 所有温度下 反应自发进行,H0 S0 低温下 反应自发进行,1、下列说法正确的是（ ）A、自发进行反应的一定是放热反应B、吸热反应一定是非自发进行的；C、自发进行的反应一定容易发生；D、有些吸热反应也能自发进行。,D,2、某化学反应H= -122 kJmol-1，S= 231 Jmol-1K-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,3、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)+O
11、2(g)； H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/mol,D,4 、下列反应中，熵减小的是( ),D. 2CO(g)2C(s)O2(g),B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g),A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g),C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g),D,5、250C和1.01105Pa时，反应 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g） H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是(
12、)A、是吸热反应；B、是放热反应；C、是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。,D,1、反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。,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。,总结感悟,知识回顾,化学反应与能量的变化 (焓判据),化学反应与熵值的变化 (熵判据),“焓”与“熵”共同对化学反应的自发性产生影响,吉布斯自由能的定量判断,理解反应 设计反应,S O有利于反应自发进行,H O有利于反应自发进行,熵与环境,熵增就是污染,熵与生命：,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。,熵与社会,熵增就是社会混乱,
