第四节 化学反应进行的方向
学习目标:1 了解自发过程和自发反应的主要特点、了解焓判据、熵判据的含义
2、会用焓变和熵变判断反应进行的方向。
前置作业
1.自发过程和自发反应
自发过程 自发反应
含义 在一定条件下,不用借助外力作用就能自发进行的过程 在给定的一组条件下,可以自发进行到 显著程度的化学反应
特征 具有方向性,即反应的某个方向在一定条件下是自发的,而其逆方向在该条件下是肯定不能自发进行的
举例 高山流水,自由落体运动 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
2.化学反应进行的方向与焓变的关系
(1)根据下图,回答有关问题。
[来
①图1表示的反应 能量,为 热反应,体系能量由 到 ,趋向 ,该过程
一般 自发进行。
②图2表示的反应 能量,为 热反应,体系能量由 到 ,趋向 ,根据自发过程的特点,该反应一般 自发进行。
(2)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系:
①NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l),酸碱中和反应是放热反应,ΔH 0,常温下能自发进行。
②2Na(s)+2H2O(l)===2NaOH(aq)+H2(g),该反应是放热反应,ΔH 0,常温下能自发进行。
③NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH>0,该反应在常温下能自发进行。
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH>0,该反应在常温下 自发进行,但在较高温度下 自发进行。
(3)自发反应与焓变的关系
多数自发进行的化学反应是放热反应,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。
3.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 转变为 ,体系的混乱度 。体 系的混乱度常用熵来描述,熵的概念是表示体系的 程度的物理量,其符号为S。熵值越大,体系的 越大。
(2)影响熵大小的因素
①同一条件下,不同的物质熵值 。
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)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ΔS)大于零,这个原理叫做 。在用 来判断过程的方向时,就称为熵判据。
①当ΔS>0时,反应为 反应,在一定条件下能自发进行。
②当ΔS<0时,反应为 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,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。如:2Al(s)+Fe2 O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔS=-39.35 J•mol-1•K-1,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。
变式训练
1.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.焓变为负值的反应都能自发进行
2.汽车尾气(含烃类、CO、NO与S