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第4节化学反应进行的方向1.自发过程和自发反应(1)自发过程①定义自发过程是指在一定条件下不需要外力作用就能自动迚行的过程.非自发过程是指在一定条件下,需要外界做功才能迚行的过程,比如利用水泵可以将水从低处抽向高处,通电可将水分解为氢气和氧气.②特征自发过程有明确的方向性,要逆转必须借助外界做功;具有做功的本领;自发变化的最大限度是体系的平衡状态.③实例a.自然界中的水由高处往低处流,而不会自动从低处往高处流.b.物理学中研究的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,气温一升高,冰雪自动融化.(2)自发反应在给定的一组条件下,一个反应可以自发地迚行,就称为自发反应.例如镁条燃烧、酸碱中和、铁器暴露在潮湿的空气中会生锈、甲烷或氢气与氧气的混合气体遇明火就燃烧、Zn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.【说明】:反应的自发性也受到外界条件的影响.比如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳的反应是非自发的,但在1273K时,这一反应就是自发反应.2.反应的焓变与反应方向自发过程的体系总是趋向于从高能量状态转变为低能量状态(这是体系会对外部做功或释放能量),表现为焓变2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)但在较高的温度下CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)但也有很多吸热反应能自发迚行,因此,只根据焓变来判断反①能量判据也称为焓判据.②自发过程有趋向于最低能量状态的倾向.③对于封闭体系,在恒压和不做功的情况下发生变化,吸收或放出的热量等于体系的焓变.3.熵变与反应方向(1)熵与熵变①熵:在密闭条件下,体系自发地从有序转变为无序的倾向,这种推动体系变化的因素称为熵.熵是衡量一个体系混乱度的物理量,符号为S,单位是J/(mol∙K).熵值越大,体系的混乱度越大.【规律】影响物质熵值大小的因素:①同一条件下,不同的物质熵值不同;②同一种物质的熵值与其聚集状态以及外界条件有关,气态时熵值越大,液态时次之,固态时最小;③物质的量越大,分子数越多,熵值越大.∆.②熵变:发生化学反应时物质熵的变化,符号为S(2)熵增加原理①熵增加原理自发过程的体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,叫做熵增加原理,也是反应方向判断的熵判据.②常见的熵增加过程固体的溶解过程、气体的扩散过程、水的汽化过程以及墨水的扩散过程都是体系混乱度增大的过程,即熵增加的过程.③常见的熵增加反应产生气体的反应以及气体物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,为熵增加反应.比如以下反应:∆= +169.6J/(mol∙K)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) S∆= +133.8J/(mol∙K)C(石墨,s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) S(3)反应的熵变与反应方向∆= +57.6J/(mol∙K)①熵增加的反应大多能在常温常压下自发迚行.如2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) S②有些熵增加的反应在常温常压下不能自发迚行,但在较高温度下可自发迚行.如CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g) S ∆= +169.6J/(mol ∙K)③有些熵减小的反应(S ∆<0)在一定条件下也可以自发迚行.比如铝热反应:2Al(s)+Fe 2O 3(s)=Al 2O 3(s)+2Fe(s) S ∆= -39.35J/(mol ∙K)结论:事实证明,熵变是反应能否自发迚行的又一个因素,但也不是唯一的因素,只根据熵变来判断反应迚行的方向也是不全面的.4.化学反应方向的判断方法(1)化学反应方向的判断焓变(H ∆)和熵变(S ∆)都与反应的自发性有关,却又都不能独立地作为反应自发性的判据.因此要判断反应迚行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变.体系的自由能变化(G ∆,kJ/mol)是由能量判据和熵判据组合成的复合判据.它不仅与H ∆、S ∆有关,还与温度T 有关,其表达式为G ∆=H ∆-T S ∆,G ∆是恒温、恒压下判断化学反应自发性的判据,其规律是:(1)由不稳定物质向稳定物质转变2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O(稳定性:Na 2CO 3>NaHCO 3)(2)对于复分解反应类型的离子反应,一般是由易电离的物质向难电离的物质转变,或向离子浓度减小的方向转变. ①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变.Na 2SO 4+CaCl 2=CaSO 4↓+2NaClCaSO 4+Na 2CO 3=CaCO 3+Na 2SO 4所以溶解度大小为:CaCl 2>CaSO 4>CaCO 3.②由强酸(碱)向弱酸(碱)转变.HCl+CH 3COONa=CH 3COOH+NaCl2CH 3COOH+Na 2CO 3=2CH 3COONa+CO 2↑+H 2O所以酸性的强弱为:HCl>CH 3COOH>H 2CO 3.(3)由难挥发性(高沸点)物质向易挥发性(低沸点)物质转变.①由难挥发性酸向易挥发性酸转变.H 2SO 4(浓)+NaCl=====△NaHSO 4+HCl ↑(H 2SO 4(浓)比盐酸难挥发).②由高沸点的金属向低沸点的金属转变. 2RbCl+Mg −−→−熔融MgCl 2+2Rb ↑(沸点:Mg>Rb). (4)由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质转变.2FeCl 3+2KI=2FeCl 2+2KCl+I 2 2FeCl 2+Cl 2=2FeCl 3所以氧化性强弱为:Cl 2>FeCl 3>I 2.。
⾼⼆化学化学反应进⾏的⽅向⼈教实验版知识精讲⾼⼆化学化学反应进⾏的⽅向⼈教实验版【本讲教育信息】⼀. 教学内容：化学反应进⾏的⽅向1、⾃发过程与⾮⾃发过程2、反应⽅向的焓（能量）判据3、⾃发过程的熵判据4、化学反应⾃发进⾏的⽅向⼆. 重点、难点：1、理解能量判据、熵的概念。
2、理解能量判据和熵判据对化学反应进⾏⽅向的共同影响。
3、学会利⽤能量判据和熵判据分析化学反应进⾏的⽅向。
三. 教学过程：反应进⾏的⽅向、快慢和限度是化学反应原理的三个重要组成部分：化学反应进⾏的快慢——化学反应速率化学反应的限度——化学平衡化学反应进⾏的⽅向——能量判据和熵判据（⼀）⾃发过程与⾮⾃发过程⽔往低处流，⽽不会⾃发的向上流；⼀般在室温下，冰块会融化，铁器在潮湿空⽓中会⽣锈，甲烷与氧⽓的混合⽓体遇明⽕就燃烧，这些过程都是⾃发的。
这些不⽤借助于外⼒就可以⾃动进⾏的⾃发过程的共同特点是，体系会对外部做功或释放热量，即体系趋向于从⾼能状态转变为低能状态。
1、⾃发过程:在⼀定条件下不需外⼒作⽤就能⾃动进⾏的过程。
2、⾮⾃发过程：在⼀定条件下，需要外界做功才能进⾏的过程。
3、⾃发过程的特征：有明确的⽅向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领；⾃发变化的最⼤限度是体系的平衡状态。
4、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。
如：镁条燃烧；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。
（⼆）反应⽅向的焓（能量）判据1、对于化学反应，有着向能量较低⽅向进⾏的趋势，也就是通过放热实现的，那么焓减⼩有利于反应⾃发，它是⾃发反应的［思考］吸热反应是⾮⾃发进⾏吗？多数⾃发进⾏的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能⾃发进⾏。
如在25℃和1.01×105Pa时：2N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g）△H = ＋56.7kJ/molNH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l）△H = ＋37.3kJ/mol［分析］固体硝酸铵溶于⽔要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，两种或两种以上互不反应的⽓体通⼊⼀密闭容器中，最终会混合均匀，这些过程都是⾃发的，与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能⾃发进⾏？除⾃发的化学反应外，还有⼀类⾃发过程，例如放在同⼀密闭容器中的⽓体或液体物质(也包括能够挥发的固态物质)的蒸汽，不需要外界的任何作⽤，⽓态物质会通过分⼦的扩散⾃发地形成均匀混合物。
人教版高二化学化学反应进行的方向教学计划：第二单元方案可以使人集中留意，假设要让先生感兴味，教员就要饱含情感。
查字典化学网编辑了人教版高二化学化学反响停止的方向教学方案，欢迎阅读!〖教学目的〗知识与技艺：了解反响的自发性与反响进程中能质变化及熵值变化的关系;能用焓变和熵变说明化学反响的方向。
进程与方法：经过联络日常生活中的见闻以及自然界的普遍变化规律，引导先生了解判别反响自发停止的两个要素，使先生构建化学反响方向的判据，学会从现象剖析到实际探求的迷信方法，学会运用比拟、归结、概括等方法对信息停止加工，构建新知识。
情感态度与价值观：体会事物的开展、变化经常受多种要素的制约，学会片面剖析效果。
〖教学重点〗焓变和熵变与化学反响方向的关系〖教学难点〗焓变和熵变与化学反响方向的关系〖教学方法〗讨论交流、剖析、概括、归结〖教学进程〗教师活动学生活动设计意图【课的引入】汽车尾气中的主要污染物是NO和CO，是大气污染物。
人们提出经过以下反响来处置汽车尾气以减轻污染。
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，这个方案能否可行?【讲述】上述效果是化学反响的方向的效果。
反响停止的快慢、限制和方向是化学反响原理的三个重要组成局部。
经过前三节的学习和讨论，我们曾经初步处置了反响的快慢和限制效果，这节课我们来讨论化学反响停止的方向效果。
【提问】举例说说生活中我们见过的一些自发进程，就是在一定条件下不需外力作用就能自动停止的进程。
【提问】从能量的角度剖析同窗们提到的这些进程有什么共同特点?【追问】阅读教材中提供的热化学反响方程式，结合前面总结的特点尝试总结规律：判别某一进程能能否自发停止的依据。
【讲述】迷信家依据体系存在着力图使自身能量趋于〝最低〞的自然现象，提出了焓判据为反响方向的判别提供了必要的依据。
【板书】一、反响方向的焓判据【指出】少数自发停止的化学反响是放热反响，但也有不少吸热反响能自发停止。
如：硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热……阅读教材中提供的热化学反响方程式，努力剖析这些吸热反响可以自发停止的共同特点，你能失掉什么结论?【讲述】迷信家依据体系存在着力图使自身由〝有序〞变为〝无序〞的自然现象，提出了熵判据为反响方向的判别提供了另一个必要的依据。
嘴哆市安排阳光实验学校高二化学化学反应进行的方向人间实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：化学反应进行的方向1、自发过程与非自发过程2、反应方向的焓（能量）判据3、自发过程的熵判据4、化学反应自发进行的方向二. 重点、难点：1、理解能量判据、熵的概念。
2、理解能量判据和熵判据对化学反应进行方向的共同影响。
3、学会利用能量判据和熵判据分析化学反应进行的方向。
三. 教学过程：反应进行的方向、快慢和限度是化学反应原理的三个重要组成部分：化学反应进行的快慢——化学反应速率化学反应的限度——化学平衡化学反应进行的方向——能量判据和熵判据（一）自发过程与非自发过程水往低处流，而不会自发的向上流；一般在室温下，冰块会融化，铁器在潮湿空气中会生锈，甲烷与氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的。
这些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是，体系会对外部做功或释放热量，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
1、自发过程:在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程。
2、非自发过程：在一定条件下，需要外界做功才能进行的过程。
3、自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领；自发变化的最大限度是体系的平衡状态。
4、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。
如：镁条燃烧；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。
（二）反应方向的焓（能量）判据1、对于化学反应，有着向能量较低方向进行的趋势，也就是通过放热实现的，那么焓减小有利于反应自发，它是自发反应的一个内在推动力。
焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。
［思考］吸热反应是非自发进行吗？多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。
如在25℃和1.01×105Pa时：2N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g）△H = ＋56.7kJ/molNH4HCO3（s）+ CH3COOH（aq）= CO2（g）+CH3COONH4（aq）+ H2O（l）△H = ＋37.3kJ/mol［分析］固体硝酸铵溶于水要吸热，室温下冰块的溶解要吸热，两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀，这些过程都是自发的，与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？除自发的化学反应外，还有一类自发过程，例如放在同一密闭容器中的气体或液体物质(也包括能够挥发的固态物质)的蒸汽，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀混合物。
这种现象可以推广到相互接触的固体物质体系，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入的另一种固体中的原子或分子(这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释)。
又如把硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。
为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，人们提出在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素，即在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向。
因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。
以扑克牌为例，经过多次的洗牌之后，严格按照花色和序号排列的机会与花色序号毫无规律的混乱排列的机会相比，大概要相差几十个数量级。
科学家把这种因素称作熵。
（三）自发过程的熵判据1、混乱度与熵（1）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：热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S。
体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。
2、影响熵值大小的因素：（1）聚集状态：B(g)>B(l)>B(s)。
（2）温度：同一物质时，温度越高，熵值越大。
（3）分子结构：分子量相近，结构越复杂，熵越大。
对称性越好，熵越小。
（4）分子量：结构相近，分子量越大，熵越大。
3、熵变：化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在混乱度的变化，叫做熵变。
符号：△S，单位：J·mol－1·K－1。
△S=S产物－S反应物4、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——熵判据。
如产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，△S通常为正值，为熵增加反应，反应自发进行。
5、反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。
如有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如：－10℃的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）。
（四）化学反应自发进行的方向在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。
反应进行方向的判断方法：∆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。
在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。
放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H－T∆S<0有所贡献，因此放热和熵增加有利于反应自发进行。
［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。
如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果；（6）反应的自发性也受外界条件的影响。
［思考总结］1、放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如石和石墨的互变熵不变；活泼金属与酸的置换反应熵增等……2、吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。
3、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。
4、由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据（△G）将更适合于所有的过程。
5、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。
6、若一个变化的正向能自发进行，则逆向是非自发反应。
7、反应的自发性也受外界条件的影响。
如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的，但在1273K时，这一反应就是自发的反应。
【典型例题】例1. 过程的自发性的作用是（）A. 判断过程发生的速率B. 确定过程是否一定发生C. 判断过程的方向D. 判断过程的热效应分析：本题考查的是过程自发性的作用问题，在一定温度、压强下焓变和熵变共同决定了化学反应的自发性。
判断过程的自发性的本质是用来判断一个化学反应的方向，自发反应总是向着△H—T△S＜0的方向进行，直至达到平衡状态，而与速率热效应无关。
答案选C。
例2. 对反应的方向起作用的因素判断不正确的是（）A. 有时焓变对化学反应的方向起决定性作用B. 有时熵变对化学反应的方向起决定性作用C. 焓变和熵变是判断化学反应方向的两个主要因素D. 任何情况下，温度都不可能对反应的方向起决定性作用分析：本题是对影响化学反应方向因素的考查。
根据△H－T△S，熵变△S 对化学反应方向的影响是与温度相关联的，温度也可以影响化学反应的方向，严格地讲温度对反应的焓变和熵变都有影响，只是在焓变与熵变随温度变化不大的范围内，可以假定它们为常数，在一定情况下，温度可以对反应方向起决定作用。
答案为D。
例3. 下列过程属于非自发性的是（）A. 墨水扩散B. 天然气的燃烧C. 室温下水结成冰D. 酸和碱发生中和反应分析：本题考查自发过程的概念的理解应用在自发过程中的判断。
自发过程是指在一定条件下，不借助外部力量就能进行的过程。
自发过程的体系总是趋向于从高能量状态转变为低能量状态，自发过程的体系趋向于有序转变为无序。
例如水从高处向下流、镁条燃烧、酸碱中和、火柴棒散落、墨水扩散和铁在潮湿的空气中生锈等等都属于自发过程。
室温下水不能结冰，不属于自发过程。
答案选C。
例4. 下列说法不正确的是（）A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应B. 在同一条件下物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大C. 一个反应能否自发进行取决于反应放热还是吸热D. 一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关分析：本题考查焓变与熵变对反应方向的共同影响。
焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是惟一因素。
焓减小有利于反应自发，即多数的自发反应都是放热反应，A选项正确；熵是描述体系混乱度的物理量，熵值越大，体系混乱度越大。
在同一条件下，不同物质的熵值不同。
B选项正确；实验证明大多数自发进行的反应是放热反应，也有一些吸热反应也能自发进行，如：NH4HCO3（s）+CH3COOH（aq）=CO2（g）+CH3COO NH4（aq）+H2O（l）△H=37.70kJ/mol，C选项错误；焓变与熵变对反应方向有着共同影响，焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发，D选项正确。
答案选C。
例5. 对于温度与反应方向的关系，下列判断不正确的是（）A. △H＜0 ，△S＞0，所有温度下反应自发进行B. △H＞0 ，△S＞0，所有温度下反应自发进行C. △H＜0 ，△S＜0，低温下反应自发进行D. △H＞0 ，△S＜0，所有温度下反应不能自发进行分析：本题考查温度与反应方向的关系。
根据△H－T△S可知，当△H＜0 ，△S＞0时，△H－T△S＜0，所有温度下反应自发进行；当△H＞0，△S＞0时，△H－T△S在高温时小于0，反应才能自发进行；当△H＜0，△S＜0时，△H－T△S在低温时小于0，反应能自发进行；当△H＞0，△S＜0时，任何情况下△H－T△S＞0 ，反应不能自发进行。
答案选B。
例6. 相同物质的量的水，在不同的状态下，熵值最大的是（）A. 固态B. 液态C. 气态D. 冰水混合态分析：熵值也叫混乱度，在固体水（冰）中，分子的排列是有序的，混乱度是很小的，即熵值很小；在液态水中，水分子的运动范围增大，混乱度增大，所以相同质量的液态水的熵值比固态时增大；在气态水中，水分子可以完全自由移动，混乱度最大。
答案选C。
例7. 下列在常温下均为非自发反应，在高温下仍为非自发反应的是（）A. Ag2O（s）=2Ag（s）+1/2O（g）B. Fe2O3（s）+2/3C（s）=2Fe（s）+2/3CO2（g）C. N2O4（g）=2NO2（g）D. 6C（s）+6H2O（l）= C6H12O6（s）分析：本题考查了化学反应的熵判据。
