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第三節 化學反應的方向
第二章 化學反應速率與化學平衡
任務一 自發過程與自發反應
自發過程：在一定條件下，無需持續外力作用就可以自動發生的過程。
電流
墨水擴散
高山流水
熱茶變涼
高　處
低　處
高電位
低電位
有序
無序
高溫
低溫
自發
自發
自發
自發
有趨向于低能量狀態無序狀態和的傾向
任務一 自發過程與自發反應
自發反應：
鋼鐵生銹
金屬置換
燃料燃燒
在一定條件下，可以自發進行（不用借助外力）到顯著程度的化學反應，具有方向性。
加熱、通電等
自發反應不需要任何條件就能自發進行嗎？
非也~注意定義里的“給定條件”。如氫氣和氧氣反應需要點燃，但也是自發反應。
任務一 自發過程與自發反應
自發過程
自發反應
非自發過程
在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程。
在一定條件下，不需外界幫助就能自動進行的反應。
在一定條件下，需要持續外力作用才能維持進行的過程。
共同特點：①高能 → 低能（對外做功或釋放熱量） ②有序 → 無序（無序體系更加穩定）。
特征：具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發進行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發進行。
活塞
活塞
電解水實驗
任務二 化學反應進行方向的判據——焓判據
NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)
鐵生銹：2Fe(s)+3/2O2(g)= Fe2O3(s)
請說說下列反應能夠自發進行的原因。
△H<0
△H= -57.3 kJ·mol-1
△H= -572kJ·mol-1
△H= -636.1 kJ·mol-1
△H= -824kJ·mol-1
放熱反應使體系能量降低，能量越低越穩定，
△H < O有利于反應自發進行(焓減原理)。
焓判據
任務二 化學反應進行方向的判據——焓判據
問題：是不是所有自發進行的化學反應都是放熱的？
結論：△H <0有利于反應自發進行，但自發反應不一定要△H<0
焓變只是反應能否自發進行的一個因素，但不是惟一因素。
①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) ΔH=+31.4kJ/mol
②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) ΔH=+109.8kJ/mol
③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑ ΔH ＞0
思考：什么因素驅動了吸熱反應的自發進行？
任務二 化學反應進行方向的判據——熵判據
生活中的自發過程：
品紅在水中擴散
蒸汽擴散
這些過程共同特點
混亂度小（有序）
混亂度大（無序）
自發的
任務二 化學反應進行方向的判據——熵判據
熵：衡量一個體系混亂度的物理量叫做熵，用符號S 表示。
①與物質的量的關系
物質的量越大→粒子數越多→熵值越大
②對于同一物質，當物質的量相同時，S(g)>S(l)>S(s)
③不同物質熵值的關系：
I、物質組成越復雜→熵值越大
II、對于原子種類相同的物質：分子中原子數越多→熵值越大
影響熵大小的因素：混亂度越大→體系越無序→熵值越大
1g冰
1g液態水
1g水蒸氣
熔化
蒸發
德國克勞修斯
任務二 化學反應進行方向的判據——熵判據
熵變：反應前后體系的熵的變化叫做反應的熵變,用ΔS表示。
ΔS = S生成物總熵－S反應物總熵
熵判據：孤立或絕熱體系，自發過程向著熵增的方向進行。（△S＞0）
①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) ΔH=+31.4kJ/mol
②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) ΔH=+109.8kJ/mol
③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑ ΔH ＞0
反應都是混亂度增大的反應。熵增，△S＞0，有利于自發反應。
①2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) ΔS=－39.35J mol-1 K-1＜0
②NH3(g) +HCl(g) =NH4Cl(s) ΔS＜0
自發反應不一定要ΔS>0
任務二 化學反應進行方向的判據——復合判據
2. 物質的混亂度趨于增加
1. 物質具有的能量趨于降低
H<0
S>0
焓(H)判據
熵(S)判據
放熱反應
焓變 熵變 化學反應能否自發進行
自發進行
不自發進行
不能定性判斷
不能定性判斷
H<0
H<0
H>0
H>0
S>0
S>0
S<0
S<0
熵增原理
思考：那怎么來判斷一個反應自發進行的方向呢？
任務二 化學反應進行方向的判據——復合判據
美國物理化學家吉布斯
研究表明：在等溫、等壓條件下，化學反應總是向著自由能
減小ΔG＜0的方向進行，直到達到平衡。
復合判據：ΔG = ΔH - TΔS
(G ：自由能 T：熱力學溫度/開爾文溫度，25℃=298K)
ΔG = △H - TΔS ＜0 反應能自發進行
ΔG = △H - TΔS ＞0 反應不能自發進行
ΔG = △H - TΔS ＝0 反應達到平衡狀態
反應進行方向的判斷方法：
任務二 化學反應進行方向的判據——復合判據
△H
△S
H>0
S>0
高溫下
反應自發進行
H>0
S<0
所有溫度下
反應不能自發進行
H<0
S>0
所有溫度下
反應自發進行
H<0
S<0
低溫下
反應自發進行
ΔG = ΔH - TΔS
大大高溫
小小低溫
焓變為負，熵變為正，即使全世界絕對零度，愛你依舊自發！
知識總結
化學反應進行的方向
復合判據
熵判據
焓判據
H < 0 有利于反應自發進行,但自發反應不一定要 H < 0
很多自發的化學反應都是熵增的過程，即ΔS＞0;但有些 熵減的過程 也可自發進行，即ΔS＜0
ΔG = ΔH﹣TΔS
一定條件下發生反應:CO2(g)+3H2 (g) CH3OH(g) +H20(g)，如圖表示該反應過程中能量(單位為KJ/mol)的變化。關于該反應的下列說法中，正確的是
A.ΔH>O，ΔS>0
B.ΔH>O，ΔS<0
C. ΔH<0，ΔS<0
D.ΔH<0，ΔS>0
課堂練習
C
課堂練習
已知在100 kPa、298.15 K時，石灰石發生分解反應：
CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　ΔS＝＋160.4 J·mol－1·K－1，則
(1)該反應_____(填“能”或“不能”)正向自發進行。
不能
ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1-298.15K×160.4×10－3kJ·mol－1·K－1
≈130.5 kJ·mol－1＞0
(2)若溫度能決定反應方向，則該反應正向自發進行的最低溫度為__________。
1111.6 K

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