(化学反应的方向及判断依据)详解

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。

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。

化学反应的方向和限度主讲：程为民一周强化一、一周内容概述本周学习了化学反应的方向和限度，重点介绍了：化学反应的方向、判断化学反应方向的依据、化学平衡的建立、化学平衡常数、平衡转化率等。

二、重难点知识剖析（一）化学反应的方向自发反应：在一定条件下无需要外界帮助就能自动进行的反应。

化学反应具有方向性。

许多化学反应能自发进行，而其逆反应无法进行。

如：Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu（二）判断化学反应方向的依据1、判断反应能否自发进行的因素之一：焓变（△H）（1）若△H＜0 ，一般正反应能自发进行。

（2）若△H＞0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。

绝大多数放热反应都能自发进行，而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。

因此，反应体系有趋向最低能量状态的倾向。

2、判断反应能否自发进行的因素之二：熵变（△S）决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。

衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。

体系中微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵越大。

熵变（△S）：反应前后体系熵的变化叫做熵变，可用△S表示。

如果发生变化后体系的混乱度增大，该过程的△S＞0 ；反之△S＜0 。

自发反应趋向于最大混乱度方向进行，即熵变△S＞0的方向。

（1）若△S＞0 ，一般正反应能自发进行。

（2）若△S＜0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。

3、判断反应能否自发进行的综合因素：吉布斯自由能（△G）在恒温压条件下，封闭系统的吉布斯自由能变：△G＝△H－T△S。

这一公式称为吉布斯等温方程式，是化学上最重要和最有用的公式之一。

△G可作为反应或过程自发性的衡量标准：△G＜0时，过程为自发过程；△G＞0时，过程为非自发过程；△G＝0时，处于平衡状态。

△G的符号和大小不但取决于△H和△S的符号和大小，也与温度密切相关，可能出现表所示的四种情况。

表△H、△S及T对反应自发性的影响类型△H △S △G(△H－T△S) 正反应的自发性实例I －＋永远是负任何温度均自发2O3(g)＝3O2(g)Ⅱ＋－永远是正任何温度均不自发CO(g)＝C(s)＋O2(g)Ⅲ＋＋低温为正，高温为负低温非自发高温自发CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)Ⅳ－－低温为负，高温为正低温自发高温非自发N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)（三）化学平衡的建立（1）化学平衡研究的对象——可逆反应进行的程度。

第三节化学反应的方向一、化学反应自发进行方向的判据（一）焓判据——自发反应与焓变的关系：多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有很多吸热反应也能自发进行。

因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。

反应焓变是与反应进行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。

（二）熵判据1、熵（1）定义：熵是衡量体系混乱度大小的物理量。

（2）符号和单位：S，常用单位：J/(mol·K)（3）影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大①与物质的量的关系：物质的量越大→粒子数越多→熵值越大②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s)③不同物质熵值的关系：I、物质组成越复杂→熵值越大II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多→熵值越大2、熵变（1）定义：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS（2）计算公式：ΔS=生成物总熵-反应物总熵3、熵判据——自发反应与熵变的关系多数能自发进行的化学反应是熵增的反应。

熵变是与反应进行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。

因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。

二、自由能与化学反应的方向（一）自由能与化学反应的方向：在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为ΔG，单位为kJ/mol）的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：即ΔG=ΔH-TΔS。

这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。

即：ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行；ΔG=ΔH-TΔS=0，反应处于平衡状态；ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行。

（二）综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况：焓变熵变化学反应能否自发进行ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行ΔH<0 ΔS<0 较低温度时自发进行ΔH>0 ΔS>0 高温时自发进行小结：“大大高温，小小低温”（三）应用判据时的注意事项（1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。

化学反应平衡移动方向的判断依据
1、浓度对化学i平衡的影响在其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。

2、压强对化学平衡的影响在有气体参加、有气体生成而且反应前后气体分子数变化的反应中，在其他条件不变时，增大压强（指压缩气体体积使压强增大），平衡向气体体积减小方向移动；减小压强（指增大气体体积使压强减小），平衡向气体体积增大的方向移动。

例如：在反应N2O4（g)---2NO2(g)中，假定开始时N2O4的浓度为1mol/L,NO2的浓度为2mol/L,K=2^2/1=4;体积减半（压强变为原来的2倍）后，N2O4的浓度变为2mol/L,NO2的浓度变为
4mol/L，K变为4^2/2=8,K增大了，所以就要向减少反应产物（NO2)的方向反应，即有更多的NO2反应为N2O4，减少了气体体积，压强渐渐与初始状态接近.注意:恒容时,充入不反应的气体如稀有气体导致的压强增大不能影响平衡。

3、温度对化学平衡的影响在其他条件不变时，升高温度平衡向吸热反应方向移动。

以上三种因素综合起来就得到了勒夏特列原理,即平衡移动原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

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。