化学反应进行的方向(修正)

生活中的自发过程高山流水电流生活中的自发过程高山流水高能状态低能状态水总是自发地从高处往低处流——有趋向于最低能量状态的倾向。生活中的自发过程高电势状态低电势状态电流总是自发地从高电势流向低电势——有趋向于最低电势状态的倾向。生活中的自发过程1.自然.界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；(2.铁器暴露在潮湿空气中会生锈；3.食盐晶体的溶解和墨水的扩散。这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性——其中是否蕴藏了一定的科学原理？这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。化学反应的方向1.自发过程:在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程.2.非自发过程：在一定条件下，需要外界做功才能进行的过程。3.自发过程的特征：有明确的方向性，具有对外做功的本领。4.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.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、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：非自发过程ACEGIJBDFK二、化学反应进行方向的判据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△H＜0能量判据（焓判据）∶自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H﹤0）。能量判据又称焓判据∶即△H＜0的反应有自发进行的倾向。化学反应中的自发化学反应(1)钠与水反应：2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)△H=－368kJ/mol(2)铁生锈：3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol共同点①放热反应△H＜0②具有单向性.注意：(1)、自发反应需要的“一定条件”和非自发反应需要的“外力作用”的区别。(2)、自发反应是一种趋势，与反应速率无关。(3)、“非自发反应”和“不能发生的反应”的差别。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=+74.9kJ/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。能从焓变方面来解释吗？NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4（aq）+H2O（l）；△H（298K）=＋37.3KJ/mol结论：△HO有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△HO焓变（△H）只是反应能否自发进行的一个因素,不是决定反应能否自发进行的唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。克劳修斯（德国）判据二：熵判据有序排列的火柴散落时自发地成为无序排列——趋向于体系混乱度增大有序混乱混乱度：表示体系的不规则或无序状态。——混乱度的增加意味着体系变得更加无序混乱度与熵熵：符号为S——描述体系混乱度的物理量，体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大克劳修斯（德国）(1)熵：描述体系混乱度的物理量，符号：S单位：J·mol-1·K-1体系有自发向混乱度增加(即熵增△S＞0)的方向变化的倾向，这一原理叫做熵增原理。2、熵判据(2)熵变：用△S表示。△S=S生成物总熵－S反应物总熵(3)熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（△S＞0）。且△S越大，越有利于反应自发进行。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、反应过程中气体物质的量增多的反应。（反应中气体物质的量减少的反应，熵减，△S＜0）4.生成气体的反应。导致熵增(△S＞0）的一些因素固态液态气态熵增熵增在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大（△S＞0），这个原理叫做熵增原理。又称为熵判据。冰块融化品红在水中自动扩散气态物质能通过分子的扩散自发地形成均匀的混合物。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。蒸汽扩散火柴散落熵值最大熵值最小【结论】同一物质的熵值：气态＞液态＞固态2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/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。熵增，△S＞0，有利于自发反应1、下列说法正确的是∶（）A、凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发性的B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变C、自发进行的反应一定容易发生；D、自发反应在恰当条件下才能实现2、25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.76kJ/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。DD(1)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H﹥O在一定条件下反应的实例熵增拉动(2)Na(l)+KCl(l)===NaCl(l)+K(g)高温自发反应一定是熵增加的反应吗？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△S＜0(熵减)结论：△SO有利于反应自发进行，自发反应不一定要△SO熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。美国物理化学家吉布斯研究表明：在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是吉布斯自由能(1)△G=△H-T△S△G=△H-T△S＜0反应能自发进行△G=△H-T△S＞0反应不能自发进行△G=△H-T△S＝0反应达到平衡状态（G~吉布斯自由能T~绝对温度)3、复合判据（自由能变化△G）(2)反应进行方向的判断方法：△H△S∆H0∆S0高温下反应自发进行∆H0∆S0所有温度下反应不能自发进行∆H0∆S0所有温度下反应自发进行∆H0∆S0低温下反应自发进行放热反应熵减反应判断下列反应的进行趋势NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s)△H0△S0低温对此类反应有利高温对此类反应不利△G=△H-T△SH0S0高温对此类反应有利低温对此类反应不利NH4Cl(s)==NH3(s)+HCl(g)(3)当∆H0,∆S0,或∆H0,∆S0时,反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时，熵变影响为主，而温度影响的大小要∆H、∆S的具体数值而定。(4)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会发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。△G=△H-T△S(5)．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。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以是石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。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△SO有利于反应自发进行△HO有利于反应自发进行从“熵”的角度看世界薛定谔所著《生命是什么？》“热力学第二定律是一个最深刻、最普遍的定律。它有着自身忧郁的美，象所有重要定律一样，引起人们的崇敬之情。”—英国作家C.P.Snow正如“能”的观点被人们普遍接受一样，“熵”的观点也越来越多地被人们用来解释物理、化学、生命、信息、生活中的诸多行为与现象。•在自然科学领域，化学反应是按熵增的方向进行的；在生命科学领域，动植物的生命发展是按熵增方向进行的；在社会科学领域，人类社会的发展进步是按熵增方向进行的。