幻灯片 1第1课时 判断化学反应方向的依据
第二单元 化学反应的方向和限度
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幻灯片 2什么是能量最低原理？
提示 原子的核外电子按一定规律排列(按能量由低到高的顺序依次排布)才能使整个原子的能量处于最低状态。从宏观物质角度出发，物质所具有的能量越低，物质越稳定。
焓变是什么？
提示 焓是物质自身具有的能量，是物质自身固有的性质，用符号H表示。焓无法测量，不同的物质具有不同的焓。在化学反应中由于反应物和生成物所含的能量(焓)不同，就会有能量的变化，这个能量的变化即焓值差，就是我们所说的焓变。焓变用符号ΔH表示，常用单位为kJ·mol－1。从宏观角度分析：ΔH＝H生成物－H反应物，其中H生成物表示生成物的焓的总量；H反应物表示反应物的焓的总量。
1．
2．
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幻灯片 3了解自发过程和化学反应的自发性。
通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。
初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
1．
2．
3．
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幻灯片 4不用借助于外力
方向性
自发
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幻灯片 5 自发反应是一定能发生反应，而非自发反应是一定不能发生反应吗？
提示 自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如C的燃烧是一个自发反应，但要想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生。
【慎思1】
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幻灯片 6 H2的燃烧是自发反应吗？该过程体系的能量和熵如何变化，说明什么问题？
提示 H2的燃烧属自发反应，该过程放出热量，体系能量降低，但熵减小，说明判断一定反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判据。
【慎思2】
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幻灯片 71.
熵判据
(1)熵
①体系倾向(密闭容器)：
②含义：衡量一个体系混乱度的物理量；符号为S。
③特点：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)____S(l) ___S(s)。
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幻灯片 8(2)熵增原理
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵_____，即熵变(符号ΔS)_____零。
(3)熵判据
体系有自发地向混乱度_____(即_____)的方向转变的倾向，因此可用_____来判断反应进行的方向。
复合判据
体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。因此，要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变的(ΔH)和熵变(ΔS)，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。
3．
增大
大于
增加
熵增
熵变
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幻灯片 9 吸热反应一定不能自发进行吗？举例说明。
提示 不一定。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Ba(OH)2·8H2O与氯化铵反应。
【慎思3】
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幻灯片 10 下列关于能量判据和熵判据的说法中，不正确的是
( )。
A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过
程一定为熵增加的过程
B．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判
据将更适合于所有的过程
C．在室温下碳酸钙分解反应不能自发进行，但同样是这
个吸热反应在较高温度(1 200 K)下则能自发进行
D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发 的
【慎思4】
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幻灯片 11提示 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，如金刚石和石墨的互变熵不变，活泼金属与酸的置换反应熵增加等。吸热的自发过程应为熵增加的过程，否则，就无法进行，如冰的融化、硝酸铵溶于水等，故A对。很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾，绝不能片面地思考问题，因此B正确，D是错误的。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，如碳酸钙的分解反应，故C正确。
答案 D
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幻灯片 12与焓变的关系
1．
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幻灯片 13----
幻灯片 14与熵变的关系
2.
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幻灯片 15 下列说法正确的是 ( )。
A．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋
185.58 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向
混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或
熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改
变化学反应进行的方向
解析 依据反应自发进行的复合判据ΔH－TΔS＜0知：A项ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔH－TΔS一定小于0，反应能自发进行，而C项则不全面，D项：催化剂只能改变反应速率而不能改变反应的方向。
答案 B
【例】
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幻灯片 16从能量角度(即焓变)看，化学反应趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反应呈现最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，ΔH与ΔS倾向有时会出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论，要注意应用焓判据和熵判据综合进行分析，即凡是能够使体系能量降低，熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向。
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幻灯片 17【体验1】►
下列反应中在高温下不能自发进行的是 ( )。
解析 已知在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大；A、B、C、D中的反应均为分解反应且都为吸热反应，即ΔH>0；A、C、D三个反应又是熵增的反应，所以在高温下能自发进行，B不是熵增的反应，在高温下不能自发进行。
答案 B
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幻灯片 18一个化学反应能否自发进行，既与反应的焓变有关，又与反应的熵变有关。在等温、等压条件下，化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的。反应方向的判据为：
ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；
ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；
ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
当在等温、等压条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。
实验探究九 化学反应自发进行的判断依据
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幻灯片 19
(1)请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行。
(2)小明查阅资料发现工业上合成氨时采用的温度是700 K。可是他按照上述数据计算的结果却是反应无法自发向正反应方向进行，你认为这是为什么？
【案例】
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幻灯片 20解温度，肯定会出现误差，甚至是错误。若题目不作特别说明，一般可以认为忽略温度带来的影响。计算时还要注意熵变析 化学反应中的ΔH、ΔS均会随温度的变化而变化。这种变化有时可以忽略不计，但有时也会对反应的自发性判断有着较为重要的影响。小明计算时选用的数据是298 K时的ΔH、ΔS，若这时的数据套用700 K的的单位往往是J·mol－1·K－1，而焓变单位是kJ·mol－1，必须考虑单位换算。
答案 (1)ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298 K×(－198.2)×10－3 kJ·mol－1·K－1＝－33.1 364 kJ·mol－1<0，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。
(2)化学反应中的ΔH、ΔS均会随着温度的变化而变化，计算时不能随便套用数据。
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