1、第第2章章 化学反应的方向、限度与速率化学反应的方向、限度与速率第第1节节 化学反应的方向化学反应的方向 我们生活中越来越多的汽车带来的大气污染，有人设想让我们生活中越来越多的汽车带来的大气污染，有人设想让CO与与NO反应产生两种无毒的气体，其中一种是空气的主要成分之一，反应产生两种无毒的气体，其中一种是空气的主要成分之一，写出此反应的化学方程式写出此反应的化学方程式 2CO+2NO=2CO2+N2自然界中有许多自然而然发生自然界中有许多自然而然发生的现象，那么是否所有的化学的现象，那么是否所有的化学反应都能够自发进行呢？反应都能够自发进行呢？在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等在温度和压
2、强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。外部力量就能自动进行的过程。【探究探究】探究以下自发过程中有哪些共同的变化趋势探究以下自发过程中有哪些共同的变化趋势（1）自然界中水总是从高处往低处流；）自然界中水总是从高处往低处流；（2）电流总是从电位高的地方向电位低的地方）电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；流动；（3）水蒸气冷凝成水）水蒸气冷凝成水 共同点：高能向低能转化共同点：高能向低能转化 观察下列几个自发反应，找出它们的共同之处观察下列几个自发反应，找出它们的共同之处 （1 1）钠与水反应）钠与水反应 2Na(s)+2H2Na(s)+2H2 2O(l)=2NaOH(a
3、q)+HO(l)=2NaOH(aq)+H2 2(g)(g)H=H=368 kJ/mol368 kJ/mol(2)(2)铁生锈：铁生锈：3Fe(s)+3/2O3Fe(s)+3/2O2 2(g)=Fe(g)=Fe2 2O O3 3(s)(s)H=H=824 kJ/mol824 kJ/mol(3)(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应：2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H=H=571.6kJ/mol571.6kJ/mol共同点：共同点：H0 焓减小焓减小 放热反应放热反应一、焓变与反应方向一、焓变与反应方向焓减小有利于反应自发进行焓减小有利于反应自发
4、进行结论结论:反应焓变是与反应能否自发进行有关反应焓变是与反应能否自发进行有关 的一个因素的一个因素,但不是唯一因素但不是唯一因素（4 4）NH4HCO3(s)+CHCH3 3COOHCOOH(aq)(aq)CHCH3 3COONHCOONH4 4(aq)+CO(aq)+CO2 2(g)+H(g)+H2 2O(l)O(l)H=+37.3 kJ/molH=+37.3 kJ/mol（5 5）碳酸钙分解）碳酸钙分解 CaCOCaCO3 3(S)=CaO(S)=CaO（s s）+CO+CO2 2（g g）H（298K）=+178.2kJ/mol H（1200K）=+176.5kJ/mol探讨固体硝酸铵
5、、氢氧化钠、氯化钠与蔗都能溶于水，它们溶解的过程与焓变有关么？这些过程的共同特点是什么？是什么因素决定它们能自发进行？二二、熵与反应方向、熵与反应方向 1、熵（、熵（S）:描述体系混乱度的物理量描述体系混乱度的物理量 单位：单位：Jmol-1K-12、大小判据：、大小判据：（1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；（2）同一条件：不同物质的熵值不同；）同一条件：不同物质的熵值不同；（3）物质的存在状态：）物质的存在状态：S(g)S(l)S(s)三种状态下水的熵三种状态下水的熵 冰冰 水水 水蒸气水蒸气 3、反应熵变、反应熵变（1）符号：）符号：S
6、(2)表达式表达式:S=S总和总和(生成物生成物)S总和总和(反应物反应物)(3)正负判断：正负判断：气体体积增大的反应，气体体积增大的反应，S0,熵增加反应熵增加反应 气体体积减小的反应，气体体积减小的反应，S 0)有利于反应自发进行。有利于反应自发进行。从混乱度角度分析它们为什么可以自发？从混乱度角度分析它们为什么可以自发？【思考与交流】【思考与交流】【归纳与总结】【归纳与总结】自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是反应系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是反应方向判断的熵判据方向判断的熵判据自发反
7、应一定是熵增加的反应吗？自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)S=39.4Jmol-1K-1【思考与交流】【思考与交流】熵变是反应能否自发进行一个因素熵变是反应能否自发进行一个因素,但但也不是唯一因素。也不是唯一因素。三、焓变与熵变对反应方向的共同影响三、焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.判据：判据：H-TS H-TS 0 反应正向不能自发反应正向不能自发总结总结类类型型HSH-TS反应的自发性反应的自发性1-+2+-3-4+一定为负一定为负任何温度都自发任何温度都自发一定为正一定为正任何温度都非自发任何温度都非自发高温为正高温为正 低温
8、为负低温为负低温自发低温自发高温非自发高温非自发高温为负高温为负低温为正低温为正高温自发高温自发低温非自发低温非自发2、使用判据应注意的问题：、使用判据应注意的问题：（1）判断反应的自发性要结合）判断反应的自发性要结合H和和S，利用利用H-TS（2）条件是一定温度、压强下）条件是一定温度、压强下（3）反应具有自发性，只能说明这个反应有）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的趋势，但这个反应到底能不能发生，进行的趋势，但这个反应到底能不能发生，还要涉及反应限度和反应速率问题。还要涉及反应限度和反应速率问题。影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同
9、影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减小结小结焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发规律方法总结规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系自发反应中的焓变和熵变的关系1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应一定能自发进行一定能自发进行2、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应一定不能自发进行一定不能自发进行3、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位殊，可能某一因素
10、占主导地位4、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可能对反应的方向起决定性作用能对反应的方向起决定性作用5、无热效应的自发过程是熵增加的过程，、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想如两种理想气体的混合等。气体的混合等。【课堂测试】【课堂测试】1 下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是 （）A、水由高处向低处流；水由高处向低处流；B、天然气的燃烧；天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰。室温下水结成冰。2 碳酸铵（碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正
11、确的是地分解产生氨气，对其说法中正确的是 （）A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；的熵增大；B、其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量；C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；解；D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是 （）A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；都是非自发的；B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不
12、变；是熵减少或不变；C、自发反应在恰当条件下才能实现；自发反应在恰当条件下才能实现；D、自发反应在任何条件下都能实现。自发反应在任何条件下都能实现。4、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是 （）A、吸热反应；吸热反应；B、放热反应；放热反应；C、熵增加反应；熵增加反应；D、熵增加或者放热反熵增加或者放热反应。应。CD5、250C和和1.01105Pa时，反应时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；）；H=56.76kJ/mol，自发进自发进行的原因是行的原因是 （）A、是吸热反应；是吸热反应；B、是放热反应；是放热反应；C、是熵减少的反应；是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D6、下列说法不正确的是（、下列说法不正确的是（）A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。多数的能自发进行的反应都是放热反应。B.在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。的混乱程度越大，熵值越大。C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关影响有关C
