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第二章 第三節
化學反應進行的方向
學習目標 核心素養
1.了解自發過程和化學反應的自發性。 2.通過“有序”和“無序”的對比，了解熵和熵變的概念。 3.初步了解焓變和熵變對化學反應方向的影響，能用焓變和熵變解釋化學反應的方向。 1.宏觀辨識:能結合宏觀的事實認識自發過程與自發反應。
2.變化觀念:通過物質及其變化都有向能量最低和平衡狀態變化的趨勢，形成物質的變化需要一定的條件，并遵循一定規律的觀念。
3.模型認知:能認識到焓判據和熵判據的局限，能用復合判據分析和解決化學問題。
由熱到冷
由密到稀
事物是否都是如此變化的呢
室溫下冰融化
四時風光
思考：請同學們根據生活常識試列舉生活中由哪些自發現象并試著給自發反應下一個定義？
與自然界中的許多變化一樣，化學反應也具有方向性。
如: 化學反應中酸堿中和、鐵器暴露在潮濕空氣中生銹、甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒、鋅與CuSO4溶液反應生成Cu和ZnSO4等。
這些過程都是自發的，其逆過程就是非自發的.
【學習任務一】自發反應
非也~注意定義里的“給定條件”。如氫氣和氧氣反應需要點燃，但也是自發反應。
【學習任務一】自發反應
自發反應：在一定條件（溫度、壓強）下不需外界（光、電能）幫助，就能自動進行的反應。
注意定義里的“給定條件”。如氫氣和氧氣反應需要點燃，高溫但也是自發反應。
自發反應不需要任何條件就能自發進行嗎？
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
由熱到冷
高能狀態
低能狀態
1. 焓判據（能量判據）
思考與討論1：下列反應在一定條件下都能自發進行，你知道這些反應能自發進行的原因嗎？
① C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol
② 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) △H=-882kJ/mol
③ C(s)+ O2(g)=CO2 (g) △H =-393.5kJ/mol
④ H2 (g) +F2(g) = 2HF(g) △H =-546.6kJ/mol
共同特點
總結：放熱反應使體系能量降低，能量越低越穩定，△H < O 有利于反應自發進行
△H＜0，放熱反應。
即體系趨向于從高能狀態轉變為低能狀態（穩定）
思考與討論2：在19世紀，一些化學家認為，決定反應能否自發進行的因素是反應熱，放熱反應可以自發進行，而吸熱反應不能自發進行。你同意這種觀點嗎？
回顧我們所學過的反應，試列舉實例實際設計實驗驗證你的猜想
2NH4Cl(s) +Ba(OH)2.8H2O (s)= BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) △H＞0
該反應是吸熱反應，但在常溫下能自發進行
結論： 反應的焓變是制約化學反應能否自發進行的因素之一，但不是唯一的因素。
人們經過大量反應焓變的研究表明，大多數能自發進行的反應是放熱反應。但是，有些吸熱反應也能自發。因此，不能僅僅依靠焓變來判斷反應是否自發。
由密到稀
體積膨脹
混亂程度增大
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
思考與討論3：下列現象哪個混亂度大？哪個更有序？在化學上如果描述混亂度的？
熵：用來衡量體系混亂（無序）程度的物理量，用S表示。體系越混亂（無序）,熵值越大，單位是J.mol-1.K-1。
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
2. 熵判據（混亂度判據）
熵變（△S）：
△S=S(產物）-S(反應物）
△S>0,熵增反應
△S<0,熵減反應
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
①同一物質在不同狀態下熵值不同，一般規律是：S(g)>S(l)>S(s)
S(高溫)＞ S（低溫）; S（低壓）＞ S(高壓)
②在化學反應中，氣態物質的系數增大，則熵增大。反之，則熵減小
2.關于下列過程熵變的判斷不正確的是（ )
A.溶解少量食鹽于水中，△S>0 B.純碳和氧氣反應生成CO(g),△S>0
C.H2O(g)變成液態水，△S>0 D.CaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g),△S>0
1.下列過程中△S<0的是（ )
A.H2O(I)=H2O(g) B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) D.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
C
C
隨
堂
練
習
課堂小游戲：巧拼魔方

墨水擴散
有序
無序
自發過程
有序
無序
自發過程
思考與討論4：對比上述過程，是熵增過程容易自發，還是熵減過程容易自發？
越是有序的狀態，越是難以維持
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
2. 熵判據（混亂度判據）
結論：密閉條件下，體系有從有序自發的轉變為無序的傾向。
即△S>0有利于反應自發進行，也叫熵增原理，這就是熵判據
2N2O5(g)＝4NO2(g) + O2(g) △H= ＋56.7kJ/mol
(NH4 ) 2CO3(s) ＝NH4HCO3(s)+NH3(g) △H= ＋74.9kJ/mol
請說說下列吸熱反應能夠自發進行的原因。
熵增反應(△S>0 )具有自發進行的傾向 　　　
△S>0
△S>0
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
2. 熵判據（混亂度判據）
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
結論;熵增加(ΔS＞0)有利于化學反應的自發進行，但不全面。
思考與討論9：所有自發進行的化學反應都是熵增的？
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)
△S<0
NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s) △S<0
都可自發進行
回顧我們所學過的反應，試列舉實例
情況 焓變 熵變 反應能否自發進行
① ΔH＜0 ΔS＞0
② ΔH＞0 ΔS＜0
③ ΔH＜0 ΔS＜0
④ ΔH＞0 ΔS＞0
能
不能
無法判斷
無法判斷
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
室溫 冰融化
-10 ℃ 水結冰
H2O(l) = H2O (s) △H <0 △S<0
H2O(s) = H2O (l) △H >0 △S>0
尋找全面的判據
復合判據：自由能ΔG＝ΔH－TΔS ，化學反應總是向著自由能減小的方向進行，直到達到平衡。
當ΔG<0， 反應能自發進行；
當ΔG＝0，反應處于平衡狀態；
當ΔG>0， 反應不能自發進行。
【學習任務二】反應自發性的判斷依據
3. 復合判據（焓與熵復合判據：ΔG＝ΔH－TΔS ）
反應在該狀況下能否自發進行
＜０ ＞０
＞０ ＜０
＞０ ＞０
＜０ ＜０
H
Ｓ
Ｇ
＜０
＞０
低溫時＞０，高溫時＜０
低溫時＜０，高溫時＞０
自發進行
不自發進行
低溫不自發，高溫自發
低溫自發，高溫不自發
△S
△H
H<0
S>0
所有溫度下
反應自發進行
H>0
S>0
高溫下
反應自發進行
H<0
S<0
低溫下
反應自發進行
H<0 ， S<0
所有溫度下
反應不能自發進行
3. 復合判據（ΔG＝ΔH－TΔS ）
知識點都掌握了嗎？來做幾道題檢測下~
隨
堂
練
習
【例1】（2021·莆田第七中學高二期末）下列過程是非自發的是
A．水由高處向低處流
B．氯氣和溴化鉀溶液的反應
C．鐵在潮濕空氣中生銹
D．室溫下水結成冰
D
題型一：自發過程與自發反應
【例2】（2021·浙江高考真題）相同溫度和壓強下，關于物質熵的大小比較，合理的是
B
題型二：熵的大小比較
D
題型三：自由能判斷反應進行的方向
【例4】（2021·云南省云天化中學高二期中）某化學反應 A(s)=D(g)+E(g)　
ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1(其中ΔH為焓變，ΔS為熵變，T為熱力學溫度，單位為K)，要防止反應發生，溫度必須
A．高于409 K B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K
A
題型三：自由能判斷反應進行的方向
【變5-1】焦炭常用于冶煉工業。已知反應①：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；反應②：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，反應①、②的反應趨勢與溫度關系如圖所示。下列說法錯誤的是
A．反應②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B．983K是兩個反應主次趨勢變化的轉折點
C．L1對應反應①
D．當溫度低于983K時，過量焦炭的氧化產物以反應②生成CO2為主
C
題型三：自由能判斷反應進行的方向
課堂小結
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