1、第四节 化学反应进行的方向,新知预习,自主预测,一、自发过程与自发反应 1.自发过程 (1)含义:在一定条件下,不用借助外力就可以自动进行的过程。 (2)特点: 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。 (3)自然界中的自发过程: 自然界中的水由高处往低处流。 自由落体运动。 铁器暴露于潮湿的空气中会生锈。 2.自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。,新知预习,自主预测,二、化学反应进行方向的判断 1.焓判据 放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。 2.熵判据
2、 (1)熵:用来度量体系混乱程度的物理量,熵值越大,混乱程度越大,符号为 S ,单位:Jmol-1K-1。 (2)熵值大小的比较:同一种物质不同状态时熵值大小为: S(g) S(l) S(s)。 (3)熵增原理:在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增加,即熵变(符号S)大于零。 (4)熵判据:体系有自发地向混乱度增大(即熵增加)的方向转变的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。,新知预习,自主预测,3.复合判据 过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定发生和过程发生的速率,若允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据,将更适合于
3、所有的过程,只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。,新知预习,自主预测,1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。 (1)自发反应一定很容易发生 ( ) (2)O2转化变为O3时,熵减小 ( ) (3)同种物质气态时熵值最大 ( ) (4)合成氨反应N2+3H2 2NH3 H0,高温有利于其自发进行 ( ) (5)能自发进行的反应不一定真的能发生 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 2.下列对熵的理解不正确的是( ) A.同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小 B.体系越有序,熵值越小;越混乱,熵值越大 C.与外界隔绝的体系,自发过程将导致体系的熵减小 D.一定条件
4、下水由气态变为液态是熵减小的过程 答案 C,探究一,探究二,影响化学反应方向的因素 问题探究 1.放热反应一定能够自发进行吗? 答案 不一定;放热有利于反应自发地进行,但不是绝对的。 2.某物质三态的熵值大小顺序如何? 答案 S(g)S(l)S(s) 3.(1)焓变H0的反应,一定不能自发进行吗? (2)熵变S0的反应,一定不能自发进行吗? 答案 (1)不一定。(2)不一定。,探究一,探究二,探究一,探究二,典例剖析 【典例1】 下列说法中正确的是( ) A.凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的 B.自发反应一定熵增大,非自发反应一定熵减小或不变 C.熵增加且放热的反应一定是自发反应
5、D.非自发反应在任何条件下都不能实现 解析 反应的自发性同时受焓变和熵变的影响。放热反应不都是自发的,吸热反应也不都是非自发的;自发反应不一定熵增大,非自发反应也不一定熵减小或不变。反应能不能发生受外界条件的影响,非自发反应在一定条件下也可能发生。 答案 C,探究一,探究二,变式训练1汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。由此可知,下列说法中正确的是( ) A.该反应是熵增大的反应 B.该反应不能自发进行,因
6、此需要合适的催化剂 C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是加快反应的速率 D.该反应常温下能自发进行,因为正反应是吸热反应 解析 只使用催化剂便可使尾气发生转化,故此反应能自发进行;因反应是气体物质的量减小的反应,故熵减小;因熵减小不利于反应自发,故自发进行的原因是反应放热。 答案 C,探究一,探究二,化学反应进行方向的复合判据 问题探究 1.怎样用自由能变化G判断化学反应自发进行的方向? 答案 体系自由能变化G=H-TS,其中H为焓变,S为熵变,T为热力学温度。在一定的温度和压强下,将H、S、T的数值代入上述公式,若G0,则该条件下的反应不能自发进行。 2.能够自发进行的反应在常温下就一定能够发生吗? 答案 不一定;自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。,探究一,探究二,知识归纳 化学反应方向的复合判据 体系的自由能变化(符号为G,单位为kJmol-1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,可用于判断化学反应自发进行的方向,表达式为G=H-TS。在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向G=H-TS0的方向进行,直至达到平衡状态。,
