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第四节化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义：在一定条件下，________________________就可以自动进行的过程。(2)特点：①体系趋向于从____________状态转变为________状态(体系对外部________或者________热量)。②在密闭条件下，体系有从__________自发转变为________的倾向，即________原理。不用借助于外力高能低能做功释放有序无序熵增2．自发反应与非自发反应在给定的一组条件下，一个反应可以__________地进行到显著的程度的化学反应就是自发反应。而不能自发进行，必须借助于某种外力才能进行的反应为非自发反应。如氢气与氧气遇火燃烧是自发反应，而水分解成氧气和氢气就是______________。)。3．下列过程属自发过程的是(A．水自高处流向低处B．水分解成H2和O2C．CH4和O2混合后遇火燃烧D．CO气体分解为C和O2自发非自发反应A4．化学反应进行方向的判据(1)焓判据。放热反应过程中体系能量________，具有自发进行的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。(2)熵判据。①熵：在密闭条件下，体系有从________自发地转变为______的倾向。因为与有序体系相比，________体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用____(符号为____)来量度这种混乱(或无序)的程度。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。降低焓变有序无序无序熵S增大大于③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)。④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。(3)复合判据。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____________和过程________________，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑__________和__________的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。增加熵增熵变一定会发生发生的速率焓判据熵判据)。5．(双选)下列过程属于熵增加的是(A．固体的溶解过程B．气体扩散过程C．水蒸气变为液态水D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)AB一、决定和影响化学反应进行方向的因素1．化学反应的方向与焓变的关系。(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，NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。(2)有些吸热反应也能自发进行。例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH(298K)＝＋37.30kJ·mol－1。(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(298K)＝＋178.2kJ·mol－1ΔH(1200K)＝＋176.5kJ·mol－12．化学反应的方向与熵变的关系反应的熵变ΔS为生成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)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)。(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。例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)。(3)在一定条件下，一些熵减小的反应，也可以自发进行。如：高温下，2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)；Ba(OH)2(aq)＋H2SO4(aq)===BaSO4(s)＋H2O(l)。焓变和熵变都是影响和决定化学反应进行方向的因素，但都不是唯一因素。[例1]碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就自发地分解产生氨气。对其说法中正确的是()。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．碳酸铵分解是因为向外界释放了能量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，都能自发分解点拨：影响化学反应进行方向的两个因素是熵变和焓变，这里碳酸铵分解，是一个自发进行的熵增加的吸热反应。碱金属的碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾)是稳定的，不能自发分解。答案：A二、复合判据1．用焓变和熵变的复合判据判断化学反应进行的方向体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。(1)当ΔH0，ΔS0时，ΔG0，反应自发进行。(2)当ΔH0，ΔS0时，ΔG0，反应不能自发进行。(3)当ΔH0，ΔS0或ΔH0，ΔS0时，反应是否自发进行与温度有关。一般低温时以焓变影响为主，高温时以熵变影响为主。2．用复合判据判断化学反应进行方向的有关规律(1)放热的熵增加反应一定能自发进行，放热的熵减小反应或熵无明显变化的反应，也可能自发进行，如氢气燃烧、甲烷燃烧等。(2)吸热的熵减小反应一定不能自发进行，而吸热的自发过程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。(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。(4)当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位。(5)此外，如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。是()。A．若ΔH0，ΔS0，低温时可自发进行B．若ΔH0，ΔS0，低温时可自发进行C．若ΔH0，ΔS0，任何温度下都不能自发进行D．若ΔH0，ΔS0，任何温度下都能自发进行点拨：由自由能的计算公式ΔG＝ΔH－TΔS，一个化学反应要自发进行，ΔG0，ΔH0，ΔS0，高温时，ΔG0，反应可自发进行，需要注意的是，这里的温度是开尔文温度。答案：B[例2]对于一个化学反应能否自发进行，下列说法中错误的[例3]某化学反应其ΔH＝—122kJ/mol，ΔS＝231J/(mol·K)，则此反应可自发进行的情况是()。A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行点拨：给出一个化学反应的焓变和熵变的数据，要判断该反应是否能自发进行，直接利用自由能计算公式ΔG＝ΔH－TΔS计算即可。本题中ΔG＝ΔH－TΔS＝122－0.231T0恒成立。答案：A方法指津传统判断反应自发进行的方法1．由不稳定物质向稳定物质转变。2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O稳定性：Na2CO3NaHCO3。2．离子反应对于复分解反应来讲，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。Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaClCaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4所以溶解性：CaCl2CaSO4CaCO3。(2)由强酸(碱)向弱酸(碱)转变。2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2ONa2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3所以酸性强弱：CH3COOHH2CO3H2SiO3。3．由难挥发性(高沸点)物质向易挥发性(低沸点)物质转变。(1)由难挥发性酸向挥发性酸转变。NaCl＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑所以沸点高低：H2SO4(浓)HCl。(2)由难挥发性酸酐向挥发性酸酐转变。CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑所以沸点高低：SiO2CO2。(3)由高沸点的金属向低沸点的金属转变。2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb所以沸点高低：MgRb。4．由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I22FeCl2＋Cl2===2FeCl3所以氧化性强弱：Cl2FeCl3I2。[例4]利用传统方法判断下列过程不能自发进行的是()。A．向溴化银悬浊液中加入Na2S溶液，会生成黑色的Ag2S沉淀B．向氢氧化镁悬浊液中加入Na2CO3溶液，可以得到MgCO3沉淀C．用NaCl和浓硫酸共热制取HCl气体D．向FeCl3溶液中加入Na2S会生成S沉淀解析：A、B两项是溶解度大向溶解度小的物质转变，几种银盐沉淀的溶解性：AgClAgBrAgIAg2S；要注意氢氧化镁与碳酸镁的溶解性比较，碳酸镁微溶于水，而氢氧化镁难溶于水，从氢氧化镁沉淀向碳酸镁沉淀的转化过程是非自发进行的；C项是由难挥发酸制易挥发酸，能自发进行；D是氧化性由强向弱转变，也能自发进行。答案：B【变式训练】1．已知CuSO4溶液分别与Na2CO3溶液、Na2S溶液的反应情况如下：(1)CuSO4＋Na2CO3：Cu2＋＋CO2－3＋H2O===Cu(OH)2↓＋CO2↑(主要)Cu2＋＋CO2－3===CuCO3↓(次要)(2)CuSO4＋Na2S：Cu2＋＋S2－===CuS↓(主要)Cu2＋＋S2－＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2S↑(次要)则下列对物质溶解度的比较正确的是()。A．Cu(OH)2＞CuCO3＞CuSB．Cu(OH)2＜CuCO3＜CuSC．CuS＞Cu(OH)2＞CuCO3D．CuS＜Cu(OH)2＜CuCO3解析：主要反应方向也就是反应自发进行的方向，也就是溶解度减小的过程．故溶解度CuS＜Cu(OH)2＜CuCO3。答案：D