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(共27張PPT)
選 擇 性 必 修 一
學
化
J
S
第二單元 化學反應的方向與限度
1 化學反應的方向
你是否想過：為什么冰置于室溫下會慢慢融化？美麗的瀑布為何總是從高處落向低處？
溫故知新
與自然界中的許多變化一樣，化學反應具有方向性。許多化學反應的正反應能自動進行，而其逆反應無法自動進行。例如，把鋅片插入硫酸銅溶液時，鋅從硫酸銅溶液中置換出銅的反應會自動發生：
Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu
但將銅片插入硫酸鋅溶液中卻不會自動發生化學反應。
與同學討論下列反應在室溫下能否自動進行。如能自動進行，請寫出相應的化學方程式。
1. 水分解成氫氣和氧氣的反應。
2. 氯氣與溴化鉀溶液的反應。
3. 乙烯與溴單質的四氯化碳溶液的反應。
4. 氮氣和氧氣生成一氧化氮的反應。
交流討論
像鋅與硫酸銅溶液、氯氣與溴化鉀溶液、乙烯與溴單質等反應那樣，在一定條件下能自動進行的反應，我們稱之為自發反應。
觀察思考
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可能原因嗎？
上述反應表明，在恒壓下，有些自發進行的化學反應是放熱的（ΔH＜0）。但事實也證明，有些能自發進行的化學反應卻是吸熱的（ΔH＞0）。
向干燥的錐形瓶中加入約20 g NH4Cl晶體。在一小木板上灑少量水，將錐形瓶放在木板上。再向其中加入約40 g氫氧化鋇晶體
［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒將固體充分混合均勻，靜置。片刻后拿起錐形瓶，觀察實驗現象并思考如下問題：
1. 該反應是吸熱反應還是放熱反應？
2. 該反應能自發進行的可能原因是什么？
實驗探究
由實驗可知，氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應是一個吸熱反應，該反應在常溫下就能自發進行。我們熟悉的碳酸鈣的分解也需吸收大量的熱，該反應在高溫下能自發進行。
因此，考察化學反應能否自發進行，不能僅用放熱（ΔH＜0）或吸熱（ΔH＞0）作為判斷依據。
下列三個過程均吸熱：
1. 硝酸銨的溶解
NH4NO3(s)=NH4＋(aq)＋NO3－(aq)
觀察思考
2. 碳酸鈣的分解
CaCO3(s)====CaO(s)＋CO2(g)
3. 氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應
2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l)
你知道這些過程能自發進行的可能原因嗎？
高溫
分析這三個變化過程，它們具有共同的特點：硝酸銨溶解前，晶體中硝酸根離子與銨根離子規則排列，溶于水后形成水合離子，無序地分散在溶液中，即體系的混亂度增大；碳酸鈣分解成二氧化碳氣體，氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體反應生成氨氣，氣體的產生會導致體系的混亂度增大。由此，我們能否推測：體系的混亂度增大，反應就能自發進行？
研究表明，一些自發進行的化學反應有趨于體系混亂度增大的傾向。衡量一個體系混亂度的物理量叫做熵，用符號S表示。反應前后體系熵值的變化稱為反應的熵變，記為ΔS。如果發生變化后體系的混亂度增大，那么該過程的ΔS＞0；反之，ΔS＜0。
對硝酸銨的溶解、碳酸鈣的分解、氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應這三個自發進行的過程而言，它們都是熵增大的（ΔS ＞ 0）。但也有些自發反應是熵減小的（ΔS ＜ 0），如氫氣在氧氣中點燃生成水、氨氣與氯化氫反應生成氯化銨固體等。
因此，也不能僅用熵增大（ΔS ＞ 0）或熵減小（ΔS ＜ 0）來判斷化學反應能否自發進行。
1. 根據你已有的知識和經驗，判斷下列過程的熵變大于零，還是小于零。
學以致用
2. 已知下列熱化學方程式：
根據你所學的知識，分析圖2-14所示的變化是否能自發進行。這些變化過程的焓變和熵變大于0還是小于0？將你的結論填入表2-5。
由表 2-5 可見，僅利用焓變（ΔH ）或熵變（ΔS ）的數值，都不能判斷某反應是否自發，必須綜合考慮反應的 ΔH 和 ΔS 的大小。
在恒溫、恒壓，非體積功為0的情況下，綜合考慮反應的焓變與熵變，可以判斷反應能否自發進行。
如果反應的ΔH < 0、ΔS > 0，則該反應一定能自發進行；如果反應的ΔH > 0、ΔS < 0，則該反應一定不能自發進行；如果反應的ΔH < 0、ΔS < 0或ΔH > 0、ΔS > 0，反應是否能自發進行與反應的溫度有關。
拓展視野
ΔH、ΔS與反應的方向
例如，反應NH3(g)＋HCl(g)= NH4Cl(s)的ΔH < 0、ΔS < 0，該反應在較低溫度下能自發進行，而在較高溫度下不能自發進行。又如，反應CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)的ΔH > 0、ΔS > 0，該反應在較低溫度下不能自發進行，而在較高溫度下能自發進行。
化學反應的方向
化學反應的限度
化學反應的速率
化學反應進行的快慢
有些物質能發生化學反應，有些不能
反應物能否完全轉化成生成物
化學
反應
原理
自然界中水總是從高處往低處流
生活中的自發過程
冰可以融化成水
墨水在水中自由擴散
1、實驗證明，多數能自發進行的反應都是放熱反應。對此說法的理解的敘述中，正確的是（ ）
A、所有的放熱反應都是自發進行的
B、所有的自發反應都是放熱的
C、焓變是判斷反應是否自發的一種重要依據
D、焓變是決定反應是否具有自發性的判據
C
課堂訓練
2、自發進行的反應一定是（ ）
A、吸熱反應 B、放熱反應
C、熵增加反應 D、熵增加或者放熱反應
D
3、某反應其△H= -122kJ/mol， △S= -231J.mol-1.K-1，則此反應在下列哪些情況下可自發進行（ ）
A、在任何溫度下都能自發進行
B、在任何溫度下都不能自發進行
C、僅在高溫下自發進行
D、僅在低溫下自發進行
D
看
觀
謝
謝

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