1、第三节化学反应的方向发展目标体系构建1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。一、自发过程与自发反应的比较自发过程自发反应含义在一定条件下，不需借助外力就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？提示：不是。如H2和O2反
2、应需要点燃。二、化学反应进行的方向与焓变的关系1分析下列反应进行的方向与H之间的关系(1)H2(g)O2(g)=H2O(l)，燃烧反应是放热反应，H0，常温下能自发进行。(2)Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)，该反应是放热反应，H0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。2自发反应与焓变的关系大多数放热反应可以自发进行，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。三、化学反应进行的方向与熵变的关系1熵的概念自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来
3、描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。2影响熵大小的因素(1)同一条件下，不同的物质熵值不同。(2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)S(s)。(3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大。3熵判据在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号S)大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。(1)当S0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行。(2)当S0时，反应为熵减反应，在一定条件下不能自发进行。4反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但
4、不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.35 Jmol1K1，上述反应为熵减少的反应，但在一定条件下，该反应也能自发进行。说明“熵判据”也具有一定的局限性。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)体系有序性越高，熵值就越大。()(2)吸热反应不可以自发进行。()(3)同种物质气态时熵值最大。()(4)过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率。()2下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是()A化学反应的焓变与其反应的方向无关B化学反应的焓变直接决定了反应的方向C反应焓变为正值时不利于反应自发进行D焓变为负
5、值的反应都能自发进行C可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。3下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是()A化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的熵变直接决定了反应的方向C熵值增大的反应都是混乱度增大的反应D能自发进行的反应熵值都增大CA项，化学反应有利于向熵增方向自发进行，故A错；B项，熵变不是判断化学反应方向的唯一判据，故B错；D项，能自发进行的反应也有熵减的反应，
6、如NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)，故D错。判断化学反应方向的依据(素养养成宏观辨识与微观探析)以下过程均为自发反应或自发过程：甲烷燃烧：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3 kJmol1氢气和氧气反应：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1钠与水反应：2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)H368 kJmol1硝酸铵溶于水要吸热。冰融化要吸热。两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。问题1对于自发反应，从能量角度分析它们为什么可以自发？提示：反应的H均小于0，根据焓判据可知该反应为自发反应
7、。问题2对于自发过程，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？提示：自发过程与焓无关，是根据熵判据，它们属于自发过程。问题3合成氨反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1，S198.2 Jmol1K1。根据焓判据分析298 K下该反应是否能自发进行？熵判据呢？提示：合成氨反应根据焓判据可知该反应能自发进行，但是根据熵判据可知该反应不能自发进行。所以，判断一个反应是否能自发进行，应用综合判据GHTS来分析。1焓判据：放热过程中体系能量降低，H0)的方向转变的倾向。3复合判据(1)判据 (2)温度对反应方向的影响1下列说法正确的是()A在常温下，放热反
8、应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.7 kJmol1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向B有些熵增大的吸热反应可以自发进行，如NH4HCO3的分解，A项错误，B项正确；分析一个化学反应的自发性要将焓变和熵变综合起来，即利用复合判据进行判断，C项错误；D项中使用催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变化学反应进行的方向。2已知反应：2NO(g)2CO(g)
9、=N2(g)2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。该反应_(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_。解析GHTS113.0 kJmol1298 K(145.3103 kJmol1K1)69.7 kJmol10，故理论上该反应能自发进行。答案能该反应的HTS69.7 kJmol10D有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即S不一定为正值，如2
10、H2S(g)O2(g)=2H2O(l)2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故D正确。3碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，下列说法正确的是()A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增加B碳酸铵分解是因为外界给予了能量C碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分解A碳酸铵分解是吸热反应，因此不能用焓判据来解释反应的自发性，其反应能够自发进行，是因为体系中氨气的生成使熵增大。4在25 、1.01105 Pa下，反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H56.7 kJmol1能自发进行的合理解释是()A该
11、反应是分解反应B该反应的熵增效应大于焓变效应C该反应是熵减反应D该反应是放热反应B该反应是吸热反应，不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。该反应能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应。5已知在100 kPa、298.15 K时石灰石发生分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.3 kJmol1S160.4 Jmol1K1，则(1)该反应_(填“能”、“不能”)自发进行；(2)据本题反应数据分析，温度_(填“能”、“否”)成为反应方向的决定因素；(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为_。解析(1)HTS178.3 kJmol1298.15 K160.4103 kJmol1K1130.5 kJmol10，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应H0、S0，所以根据HTS可知在温度较高的时候，可能小于0。(3)根据HTSH/S1 111.6 K。答案(1)不能(2)能(3)1 111.6 K
