1、金品质高追求我们让你更放心！化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)第四节 化学反应进行的方向化学反应速率和化学平衡金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)小时候在玩玩具时，你是否有将所有玩具到处乱丢，使其乱七八糟的行为呢？化学反应也是如此，也有内能降低(焓减小)，混乱度增大(熵增加)的趋势。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版
2、)金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)1了解自发过程和化学反应的自发性。2通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。3初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)自发过程和自发反应有关化学反应进行的_、_和_是化学反应原理的三个重要组成部分。科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于
3、_和由_变为_的自然现象，提出了互相关联的_判据和_判据，为最终解决上述问题提供了必要的依据。答案：方向 快慢 限度“最低”“有序”“无序”焓 熵金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)1自发过程(1)含义：在一定条件下，_就可以自动进行的过程。(2)特点：体系趋向于从_状态转变为_状态(体系对外部_或者_热量)。在密闭条件下，体系有从_自发转变为_的倾向，即_原理。2自发反应在给定的一组条件下，可以_地进行到显著程度的化学反应。答案：1(1)不用借助于外力(2)高能 低能 做功 释放 有序 无序 熵增2自发金品质高追求我们让你
4、更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)综合拓展自发过程1自发过程的共同特点：体系趋于从高能量状态转变为低能量状态，如：自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷与氧气混合遇火就燃烧；锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等等都是自发过程，其逆向都是非自发过程。其中都是自发反应，其逆向都是非自发反应。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)2自发过程和自发反应可被用来完成有用功：如向下流动的水
5、可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被用来做功，锌与CuSO4溶液的反应可被设计成原电池，可将氢气燃烧应设计成燃料电池等。3非自发过程要想发生，则必须对它做功：如利用水泵可使水从低处流向高处，通电可使水分解生成氢气和氧气。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)1下列过程是非自发的是()A水由高处向低处流B煤炭的燃烧C铁在潮湿空气中生锈D室温下水结成冰解析：自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。答案：D尝试应用金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4
6、(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)化学反应进行方向的判据1焓判据放热反应过程中体系能量_，具有自发进行的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向。2熵判据(1)熵：在密闭条件下，体系有从_自发地转变为_的倾向。因为与有序体系相比，_体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用_(符号为_)来量度这种混乱(或无序)的程度。答案：1降低 焓变2(1)有序 无序 无序 熵 S金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)(2)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_，即熵变(符号S)_零。(3)熵值大小的比
7、较同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)_ S(l)_ S(s)。(4)熵判据体系有自发地向混乱度_(即_)的方向转变的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向。答案：(2)增大 大于(3)(4)增加 熵增 熵变金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)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_和过程_，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_和_的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。答案：是否一定会发生 发生的速率 焓判据 熵判据金品质高追求我们让你更
8、放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)综合拓展一、决定和影响化学反应进行方向的因素1化学反应的方向与焓变的关系(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)4Fe(OH)3(s)H(298 K)444.3 kJmol1(2)有些吸热反应也能自发进行例如：NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H(298 K)37.30 kJmol1金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4
9、(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H(298 K)178.2 kJmol1H(1200 K)176.5 kJmol12化学反应的方向与熵变的关系反应的熵变S为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应
10、，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)。(2)有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)；C(石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g)。(3)铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s)；金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)任何反应体系都有趋向于从高能状态转变为低能状态和从有序自发地转变为无序的倾向。因
11、此影响和决定化学反应进行方向的因素是焓变和熵变。二、焓变与熵变对反应方向的共同影响1用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向体系的自由能变化(符号为G，单位为kJmol1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，GHTS。(1)当H0，S0时，G0，反应自发进行。(2)当H0，S0时，G0，反应不能自发进行。(3)当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使G0，即反应达到平衡状态。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)2用复合判据判断反应方向的有关规律HSG的符号(GHT
12、S)评论举例类型1永远是在任何温度都是自发变化类型2永远是在任何温度都是非自发变化金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)类型3 在低温0在高温在低温是自发变化反应处于化学平衡状态在高温是非自发变化HCl(g)NH3(g)NH4Cl(s)类型4 在低温0在高温在低温是非自发变化反应处于化学平衡状态在高温是自发变化CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)尝试应用2下列关于冰融化为水的过程判断正确的是()AH0，S0BH0，S0
13、CH0，S0 DH0，S0解析：融化是吸热的变化，故H0，冰融化成水，分子活动能力增强，混乱度增大，故S0。答案：C金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)一、焓判据和熵判据下列说法正确的是()A在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行BNH4HCO3(s)NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJ/mol，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
14、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金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)解析：正确解答本题，首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断，同时要注意催化剂在化学反应中的作用。A项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。答案：B名师点睛：焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但
15、又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)1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B2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H56.7 kJ/molC(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ/molD2H2(g)O2(g)2H2O(l)H571.6 kJ/mol解析：能量判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显然不能用能量判据来解释。只有D项
16、可以用能量判据解释。答案：D变式训练金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)二、交合判据下列反应中，一定不能自发进行的是()A2KClO3(s)2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJ/molS1110 J/(molK)BCO(g)C(石墨)O2(g)H110.5 kJ/molS89.36 J/(molK)C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)4Fe(OH)3(s)H444.3 kJ/molS280.1 J/(molK)DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H
17、37.301 kJ/molS184.05 J/(molK)金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)解析：A.反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行。C.焓变对反应的方向起决定性作用，HTS0，常温、常压下反应能自发进行。D.熵变对反应的方向起决定性作用，HTS0，常温、常压下反应能自发进行。答案：B金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)名师点睛：(1)放热的熵增加(即H0，S0)的反应一定能自发进行。(2)吸热的熵减小(即H0，S0)的反应一定不能自发进行。(3
18、)当焓变和熵变对HTS贡献相反时，如果二者相差悬殊，可能某一因素占主导地位。可能是焓变起决定性作用，即大多数放热反应是自发反应；可能是熵变起决定性作用，若干熵增加的反应是自发反应。(4)当在焓变和熵变随温度变化不大的范围内，可以假定它们为常数，此时温度有可能对反应的方向起决定性作用。一些反应在低温下是非自发反应，而在高温下为自发反应。金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)变式应用2试判断用于汽车净化的一个反应：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行？已知在298 K、100
19、kPa下，该反应的H113.0 kJ/mol，S145.3 J/(molK)解析：判断一个化学反应方向是否自发进行，在一定温度、压强下，若HTS0，则反应就能够自发进行；若HTS0，则反应达到平衡状态，若HTS0，则反应不能自发进行。因为本题中HTS113.0 kJ/mol298 K145.3103 kJ/(molK)69.7 kJ/mol0。因此室温下该反应能自发进行。答案：可以自发进行金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教
20、版)1下列关于化学反应的自发性叙述中，正确的是()A焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的B焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的C焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的D焓变大于0而熵变小于0的反应肯定是自发的解析：运用HTS的正负来判断。答案：A金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)2下列对熵变的判断中不正确的是()A少量的食盐溶解于水中：S0B纯碳和氧气反应生成CO(g)：S0C气态水变成液态水：S0DCaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：S0解析：食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)O2(g)2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程：CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应。答案：C 金品质高追求我们让你更放心！返回返回化学化学选选修修4(4(化学反应原理化学反应原理)(配配人教版人教版)祝您
