第四节 化学反应进行的方向

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。

第四节化学反应进行的方向【重难点讲解】重难点一能量变化和熵变与化学反应的关系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。

因此影响和决定化学反应进行方向的因素是能量变化(即焓变)和熵变。

1．化学反应的方向与能量的关系能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。

(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(1)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol(2)有不少吸热反应也能自发进行。

例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(1) ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol(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)ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/molΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol所以反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。

2．化学反应的方向与熵变的关系化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。

反应的熵变ΔS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。

(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，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)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；(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。

第四节化学反应进行的方向一、自发过程与自发反应1．自发过程(1)含义：在确定条件下，不用借助于外力就可以自动进行的过程。

(2)特点：①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)。

②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。

2．自发反应在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度。

二、化学反应进行方向的判据1．焓判据(能量判据)放热反应过程中体系能量降低，因此具有向最低能量状态进行的倾向，科学家提出用焓变(能量改变)来推断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。

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：同一种物质在不同状态时的熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。

(3)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零。

(4)熵判据：用熵变来推断反应进行的方向。

3．复合判据过程的自发性只能用于推断过程的方向，不能确定过程是否确定会发生和过程发生的速率。

综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于全部的过程，只依据一个方面来推断反应进行的方向是不全面的。

学问点一自发过程与自发反应1．下列过程是非自发的是()A．水由高处向低处流B．自然气的燃烧C．铁在潮湿的空气中生锈D．水在室温下结冰答案 D解析自然界中水由高处向低处流、自然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、冰在室温下溶化，都是自发过程，其逆过程都是非自发过程。

2．试验证明，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．全部的放热反应都是自发进行的B．全部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．焓变是确定反应是否具有自发性的惟一判据答案 C解析多数能自发进行的反应都是放热反应，但并不是全部能自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数”，必定存在特例，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是惟一因素。

第四节化学反应进行的方向知识点讲解一、自发过程1、含义：在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。

2、特点：⑴体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态（体系对外部做功或放出能量）；⑵在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性（无序体系更加稳定）。

二、熵、熵变1、熵是量度体系混乱程度的物理量，符号为S。

2、影响熵大小的因素相同条件下，物质不同熵不同；同一物质：S(g)>S(l)>S(s)3、熵变=生成物的总熵-反应物的总熵三、化学反应方向的判据：【方法技巧】利用焓变、熵变判断反应能否自发进行课后练习：1．下列说法正确的是()A. 熵增大的反应一定是自发反应B. 焓增大的反应一定是自发反应C. 熵、焓都为正值的反应是自发反应D. ΔH－TΔS＜0的反应一定是自发反应【答案】D进行，故C错误；D．△H-T△S＜0 的反应一定是自发反应，故D正确；故选D。

2．可用于判断化学反应是否自发的依据是()A. 仅用焓变B. 仅用熵变C. 仅用焓变与熵变的和D. 用ΔH－TΔS【答案】D【解析】判断化学反应是否自发的依据是ΔG＝ΔH－TΔS，焓变和熵变均不能作为判断的依据，答案选D。

3．下列说法中正确的是()A. 凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应B. 自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C. 熵增加且放热的反应一定是自发反应D. 自发反应在任何条件下都可以实现【答案】C【解析】判断反应能否自发进行应从吉布斯自由能去判断。

△H＜0，△S＜0高温下，△H-T•△S ＞0，凡是放热反应不都是能自发进行的反应，△H＞0，△S＞0，高温下，△H-T△S＜0，吸热反应不都是非自发进行的反应，A项错误；自发反应不一定是熵增大的反应，非自发反应不一定是熵减小或不变的反应，B项错误；熵增加且放热的反应，△S＞0，△H＜0，△H-T•△S ＜0一定是自发反应，C项正确；自发反应只有在一定条件下才能实现，D项错误。

第四节化学反应进行的方向一、化学反应进行的方向1.定义：反应方向是指反应物和生成物均处于标准态时, 反应进行的方向.2.自发反应：举例：3.非自发反应：注：非自发过程不等于不能进行, 而是不能自发进行.例：室温 298K, 冰箱内 273K, 自发进行的方向是高的变低, 低的变高. 用致冷机, 则发生了非自发的变化, 室温变高, 冰箱内变低.规律：体系存在着力图使自身能量趋于和由变为的自然现象。

三 .自发反应的判断1.能量判据：例：水往低处流规律：2、焓变（ΔH）作为判断反应自发性的依据：一般的，若ΔH＜0，正向反应能自发进行；若ΔH＞0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。

总结：放热反应, 在常温下一般可进行；吸热反应,常温下一般自发进行3. 熵（混乱度）判据（△S）：在密闭条件下，体系有由有序自发地变为无序的倾向。

1）概念：2）符号：3）单位：4）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，这个原理也叫做熵增原理。

在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。

5）同一物质的熵与其聚集状态有关：S（g）>S（l）>S（s）6）规律：化学反应(过程), 有一种混乱度增大的趋势, 即△S增加的趋势, 亦即为熵增加的趋势熵变（∆S）：∆S==反应物总熵—生成物总熵4、反应进行方向的判断方法：综合判据（△G）——较能量判据和熵判据更为可靠△G =∆H—T∆S，若△G <0 反应能自发进行△G =∆H—T∆S，若△G =0 反应达到平衡状态△G =∆H—T∆S，若△G >0 反应不能自发进行注意：判断某种变化是否能够自发进行，必须根据具体情况进行具体分析，做出切合实际的结论。

下表列入了反应的自发性的一些情况。

[结束语]由能量判椐和熵判椐做出的复合判椐更适合于所有过程，这些内容已远远超出初等化学的要求，无法用有限的篇幅来阐述、说明，只能给同学们留下言犹未尽的遗憾，希望同学们通过大学课程进一步学习。

第四节化学反应进行的方向一、反应方向的焓判据焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。

即 H＜0 ，利于反应自发进行二、反应方向的熵判据1.熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。

熵判据：△S＞0，利于反应自发进行【注】熵：描述体系混乱度的状态函数叫做熵，用S表示混乱度：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2.熵值的大小判断：（1）气态 > 液态 > 固态（2）与物质的量成正比（3）反应熵变△S=生成物总熵-反应物总熵三、焓变与熵变对反应方向的共同影响1.体系自由能变化（△G、单位：KJ/mol）：△G = △H - T△S体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响：△H - T△S < 0 反应能自发进行；△H - T△S = 0 反应达到平衡状态；△H - T△S > 0 反应不能自发进行。

【例】对反应CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g）△H = + 178.2 KJ·mol-1△S = +169.6 J·mol-1·K-1室温下，△G =△H-T△S =178.2KJ·mol-1–298K×169.6×10-3KJ·mol-1·K-1 =128 KJ·mol-1>0因此，室温下反应不能自发进行。

【总结】能量判据和熵判据的应用：1.由能量判据知∶放热过程（△H﹤0）常常是容易自发进行；2.由熵判据知∶许多熵增加（△S﹥0）的过程是自发的；3.很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。

由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据——体系自由能变化：△G = △H - T△S——将更适合于所有的反应过程；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的速率；5.在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。