高中化学化学反应的方向--熵判据

第四节化学反应进行的方向记一记1.反应方向的焓判据是指放热过程中体系能量降低，ΔH<0反应具有自发进行的倾向。

2．反应方向的熵判据是指在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。

3．同一物质由固态(s)→液态(l)→气态(g)的过程为熵值增大的过程，ΔS>0；反之，为熵值减小盼过程，ΔS<0。

4．当ΔH<0，ΔS－>0，反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS<0，反应不能自发进行。

探一探1.下列反应可以自发进行：NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)；2Al(s)＋6HCl(aq)===2AlCl3(aq)＋3H2(g)；CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(aq)。

上述反应是吸热反应还是放热反应？试从能量角度归纳自发反应的特征。

[提示]这些反应都是放热反应，即体系趋向于从高能状态变为低能状态，这是自发反应的特征之一。

2．我们知道，固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解过程要吸热，Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl反应要吸热，这些过程或反应都是自发的，是什么因素决定它们能自发进行？试归纳自发反应的另一特征。

[提示]上述自发过程或反应与能量状态的高低无关，受另一种能够推动体系变化的因素的影响，即体系有从有序自发地转变为无序的倾向，这是自发反应的特征之一。

3．合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1，ΔS ＝－198.2J·mol－1·K－1。

(1)请你根据正反应的焓变分析298K下合成氨反应能否自发进行？(2)请你根据正反应的熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？(3)请你根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？[提示](1)能。

化学反应的方向一、化学反应的方向1．化学反应具有方向性，许多化学反应的正反应能自发进行，而其逆反应无法自发进行。

2．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。

二、判断化学反应方向的依据1．能量判据：自然界中的自发过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向；绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。

反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。

2．熵判据：（1）熵：用来度量体系混乱程度的物理量。

熵值越大，混乱程度越大。

符号为S。

单位：J·mol－1·K－1。

（2）熵值大小的比较：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。

（3）熵变：反应前后体系熵的变化，符号为ΔS。

若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的ΔS＞0，反之，ΔS＜0。

（4）熵变与化学反应自发性关系ΔS＞0，反应自发进行；ΔS＜0，反应不能进行。

化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。

3．复合判据体系能量降低(ΔH＜0)和混乱度增大(ΔS＞0)都有促使反应自发进行的倾向，判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。

在恒温、恒压时：（1）当ΔH＜0，ΔS＞0时，反应自发进行。

（2）当ΔH＞0，ΔS＜0时，反应不能自发进行。

（3）当ΔH＜0，ΔS＜0时，反应在较低温度下自发进行。

（4）当ΔH＞0，ΔS＞0时，反应在较高温度下自发进行。

〖巩固及拓展练习〗1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。

对此说法的理解正确的是() A．所有的放热反应都是自发进行的B．所有的自发反应都是放热的C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素D．焓变是决定反应是否具有自发性的惟一判据2．下列自发反应可用焓判据来解释的是()A．2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1B．(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1C．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH＝－286 kJ·mol－1D．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.2 kJ·mol－13．碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是()A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大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，根据能量判据不能自发分解D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解4．某反应：A＝B＋C在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是()A．ΔH＜0、ΔS＜0 B．ΔH＞0、ΔS＜0 C．ΔH＜0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＞05．下列说法中正确的是()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的反应C．自发反应在恰当的条件下才能实现D．自发反应在任何条件下都能实现6．下列对熵的理解不正确的是()A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应7．在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。

《化学反应原理》专题2 第二单元化学反应的方向和限度（1）化学反应的方向和判断依据2008年10月21日K二（3）第三节[教学目标]1、知识与技能：（1）理解熵的概念（2）能初步利用焓变和熵变说明化学反应进行的方向2、过程与方法：通过联系生活以及自然界的普遍变化规律引导学生理解判断自发反应进行的两个因素。

3、情感态度与价值观：通过从现象分析到理论探究，培养学生科学的研究方法。

[教学重点]自发反应与反应方向的判断。

[教学难点] 熵变与焓变的理解。

[教学过程]创设问题情景：同学们是否想过，在一定条件下，为什么有些物质间会发生化学反应，有些则不会？如盐酸和氢氧化钠溶液混合，立即反应生成氯化钠和水，但氯化钠溶液就不可能自发地转变成盐酸和氢氧化钠。

要回答这个问题需讨论化学反应的方向。

引入主题：化学反应的方向展示图片高山流水思考与交流：⑴高山流水是一个自动进行的自然过程。

高处水一定会流到低处吗？⑵低处水可以流至高处么？可采取什么措施？⑶在“低水高流”的过程中一旦外界停止做功，该过程还能继续进行下去吗？板书：一、化学反应的方向自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程讨论请尽可能多地列举你熟知的自发过程。

板书：自发过程的特征：都有方向性，且不能自动恢复原状，若要恢复必须借助外力。

叙述：与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。

板书：自发反应：这种在一定条件下不需外界帮助，就能自动进行的反应，称为自发反应。

如：酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧；锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，这些反应都是自发的，其逆过程就是非自发的。

交流与讨论：讨论下列反应在室温下能否自发进行。

如能自发进行，请写出相应的化学方程式。

1、水分解成氢气和氧气的反应。

2、氯气与溴化钾溶液的反应。

3、乙烯与溴单质的反应。

4、氮气和氧气生成一氧化氮的反应。

过渡：究竟如何判断某个反应进行的方向或者说反应是否自发进行？板书：二、判断化学反应方向的依据你知道吗：下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5 kJ·mol-12Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -822 kJ·mol-14Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) △H = -1648.4 kJ·mol-1H2(g) + Cl2(g) = 2HF(g) △H = -546.6 kJ·mol-1学生寻找规律得出结论：自发反应有着向能量较低方向进行的趋势。

课题：化学反应进行的方向及判断依据设计者：浙江省磐安中学周岚岚 2010年6月1日设计意图：让学生先从生活中的自发过程实例出发，展示有关情境图片，指出自发过程是“在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的过程。

”从中得出自发过程能发生的规律：1、能量趋于“最低”的趋势2、“有序”变为“无序”的规律。

然后请学生找能自发进行的反应，同时介绍几个吸热反应，从所举的例子中找到影响化学反应自发进行因素：1、能量降低-放热反应（焓变△H<0）2、混乱度增大（熵变△S<O）。

最后得出利用综合判据（△H -T△S）来判断化学反应的方向，培养学生良好的思维品质和科学素养。

使学生逐渐体会化学反应原理中的方向、速率与限度之间的辩证与统一。

教学目标：1、知识与技能：（1）理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；（2）能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

2、过程与方法：通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据。

学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。

3、情感态度与价值观：通过本节内容的学习，使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。

教学重点、难点：焓减和熵增与化学反应方向的关系。

教学过程【课的引入】展示黄河壶口瀑布图片，引出水从高处流往低处，【设问】水能从低处流往高处吗？可以，用抽水机。

但是如果抽水机停止工作水就不能从低处流往高处。

【设问】水在任何时候都能从高处流往低处吗？展示黄河壶口瀑布2003年01月08日遇的“冷冬”冻成一片“安静”的冰瀑图片.说明水自发的从高处流向低处也得在一定的条件下，从而引出自发过程的定义。

【学生归纳】自发过程：在一定条件下，不需要外界作功就能自动进行的过程。

【收集实例】生活中你接触的自发过程有哪些？1、室温下开水变凉2、冰室温时溶解3、蹦极4、学生下课使得无序场面……【探究】这些自发过程为什么能进行，有什么规律？【学生讨论】1、能量趋于“最低”的趋势（自发过程取向于最低能量状态的倾向）2、“有序”变为“无序”的规律（自发过程取向于最大混乱度的倾向）【探究】我们的化学反应中也有这类自发过程，叫自发反应。

反应熵判据、熵判据和Gibbs函数判据是化学反应平衡时常用的判据，它们对于理解和预测化学反应平衡至关重要。

本文将分别介绍这三种判据的定义、原理及应用，以期使读者对化学反应平衡有更深入的理解。

一、反应熵判据1. 反应熵判据的定义反应熵判据，又称为ΔS判据，是指化学反应中反应物和生成物的摩尔熵变化之差。

在常压下，ΔS判据可以用下式表示：ΔS = ΣS(products) - ΣS(reactants)2. 反应熵判据的原理熵是描述物质分子微观排列方式的物理量，而反应熵判据描述了化学反应中微观排列方式的改变。

当化学反应发生时，原子或分子的排列方式会发生变化，从而导致熵的变化。

若ΔS>0，表示反应过程中产生了更多的微观排列方式，即反应向熵增的方向进行；若ΔS<0，表示反应过程中微观排列方式减少，即反应向熵减的方向进行。

3. 反应熵判据的应用反应熵判据的正负值可以揭示化学反应的趋势，有助于预测反应的方向。

在实际应用中，通过计算ΔS值可以推测出化学反应的平衡位置，为合成反应的设计提供重要参考。

二、熵判据1. 熵判据的定义熵判据指的是反应体系在等温等压条件下的熵值的变化，其计算公式如下：ΔS = ΣS(products) - ΣS(reactants)2. 熵判据的原理在热力学中，熵是描述系统无序程度的物理量，而熵判据描述了化学反应中系统无序程度的变化。

当化学反应发生时，系统的无序程度会发生变化，从而导致熵的变化。

若ΔS>0，表示反应过程中无序程度增加，即反应向熵增的方向进行；若ΔS<0，表示反应过程中无序程度减小，即反应向熵减的方向进行。

3. 熵判据的应用熵判据是化学反应平衡的重要判据之一，通过计算ΔS值可以预测反应的方向和平衡位置。

在化学工程和生物工艺等领域，熵判据的应用十分广泛，有助于优化反应条件和提高反应产率。

三、 Gibbs函数判据1. Gibbs函数判据的定义Gibbs函数判据是指在等温等压条件下，反应体系的Gibbs自由能的变化，其计算公式如下：ΔG = ΣG(products) - ΣG(reactants)2. Gibbs函数判据的原理Gibbs函数是体系可以进行非体积功的最大能量，而Gibbs函数判据描述了化学反应中Gibbs自由能的变化。

化学反应进行的方向【学习目标】1、了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性；2、能用焓变和熵变判断化学反应的方向。

【要点梳理】要点一、自发过程与自发反应1、自发过程①含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。

②分类a．体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。

b．在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。

④实例a．自然界中，水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流。

b．物理学中，电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动。

c．日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。

2、自发反应在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的反应。

3、自发过程和自发反应的特点①具有方向性，如果某个方向的反应在一定条件下是自发的，则其逆方向的反应在该条件下肯定不自发，如铁器暴露于潮湿的空气中会生锈是自发的，而铁锈变为铁在该条件下肯定不是自发的。

②要想使非自发过程发生，则必须对它做功，如利用水泵可使水从低处升到高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。

4、自发过程和自发反应的应用自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。

如向下流动的水可推动机器，甲烷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，可根据氢气的燃烧反应设计成燃料电池等。

要点诠释：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。

要点二、化学反应进行方向的判据1、焓判据①概念：体系总是趋向于从高能状态转化为低能状态(这时体系往往会对外部做功或释放能量)，该判据又称能量判据。

②应用：由焓判据知，放热过程(ΔH＜0)常常是容易自发进行的。

③焓判据的局限性2N2O5 (g)==4NO2 (g)+O2 (g) ΔH=+56.7 kJ·mol－1(NH4)2CO3 (s)==NH4HCO3 (s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol－1以上两个反应都是吸热反应，但是也可以自发进行。

【高中化学】化学反应进行的方向一. 教学内容：反应进行的方向二. 教学目标：了解焓、熵的概念，了解反应的焓变和反应的熵变的含义能初步用化学反应的焓变与熵变的计算来分析判断化学反应的进行方向三. 教学重点、难点：用化学反应的焓变与熵变的计算来分析判断化学反应的进行方向四. 教学过程：科学家根据反应体系中存在着力图使自身能量趋于“最低”和“有序”变为“无序”的自然现象，对于化学反应进行的方向，提出了互相关联的能量判据和熵判据，即凡是能够使反应体系能量降低、熵增大的反应方向，就是化学反应容易进行的方向。

但对于一个具体的反应，需应用两个判据综合进行分析，不能片面地做结论。

（一）自发过程与非自发过程：不借助外力可以自动进行的过程称为自发过程，而必须在外力的作用下才能进行的过程为非自发过程。

说明：1、体系有着趋于从能量高的状态变为能量低的状态的过程，此时体系对外界做功或放出能量?D?D这一经验规律就是能量判据。

能量判据又称焓判据，即△H< 0的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。

2、多数能自发进行的化学反应是放热反应。

即反应物的总能量大于生成物的总能量。

但并不是放热反应都能自发进行，也不是讲吸热反应就不能自发进行。

某些吸热反应也能自发进行，如氯化铵与氢氧化钡晶体的反应，还有一些吸热反应在高温下也能自发进行。

3、混乱度：表示体系的不规则或无序状态。

?D?D混乱度的增加意味着体系变得更加无序。

熵是热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S，单位为：J?mol-1?K-1 。

?D?D体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。

4、在相同条件下，不同物质的熵值不同，同一物质在不同状态时的熵值大小也不一样，一般而言：固态时熵值最小，气态时熵值最大。

5、熵变：化学反应中要发质的变化或物质状态的变化，因此存在混乱度的变化，叫做熵变，符号：△S △S＝S产物－S反应物。

在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向?D?D熵增6、自发过程的熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据?D?D熵判据。