第二单元 化学反应的方向和限度教学创新设计

普通高中课程标准实验教科书--化学选修4[江苏版]

专题二

第二单元

化学反应的方向和限度

教案11（2-2-1：化学反应的方向及判断依据）

教学目标

1．了解自发反应的含义

2．了解焓变、熵变与反应方向的判断

3．学会利用反应方向的判据ΔG=ΔH- TΔS判断反应方向

重点

自发反应与反应方向的判断。

难点 熵变与焓变的理解。

教学方法 阅读讨论法

教学过程

（一）自主探究

一、什么是自发反应？

P39 (交流与讨论一)：

写出方程式

1

2

3

4

二、放热反应大都是自发反应吗？

（P40你知道吗）

理由

.

三、所有自发反应都是放热反应吗？

学生探究实验：（P40观察与思考）

1．硝酸铵溶于水

现象:

结论:

2．NH4Cl晶体+消石灰

现象:

结论:

反应发生的原因

熵

1

构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度

，熵

. 四、导致混乱度增加的因素有哪些？

1．

同一物质在气态时熵值

，液态

，固态时

。

2．

固体的

过程、墨水

过程和气体的

过程。

3．

产生气体的反应和气体的物质的量

的反应。

反应的熵变

熵变：

。

ΔS>0体系的混乱度

，有利于反应自发进行；

ΔS<0 体系的混乱度

，不利于反应自发进行。

要正确判断一个化学反应能否自发进行, 必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S 恒T恒P ΔH<0,ΔS>0 ΔH>0,ΔS<0 ΔH>0,ΔS>0 ΔH<0,ΔS<0 （二）总结

1．自发反应

这种在一定条件下不需外界帮助，（一经引发）就能自动进行的反应，称为自发自发反应。

在研究各种体系的变化过程时，人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。显然，能量越低，体系的状态就越稳定。化学反应一般亦符合上述能量最低原理。的确，很多放热反应，(ΔrHm<0) 在298.15K、标准态下是自发的。而且反应放出热量越多，体系能量降低得也越多，反应也越完全

2．判断化学反应方向的依据

（1）化学反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，

此有人曾试图以反应的焓变(ΔH)作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下，当

ΔH < 0时：化学反应自发进行，

ΔH> 0时：化学反应不能自发进行

但是，实践表明：有些吸热过程(ΔH>0)亦能自发进行。例如，水的蒸

2

发，NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等都是吸热过程，但在298.15K、标准态下均能自发进行：

NH4Cl(s) ─→ NH4+(aq) + Cl-(aq)；

△H = 14.7 kJ·mol-1

Ag2O(s) ─→ 2Ag(s) + 1/2O2(g)；

△H = 31.05 kJ·mol-1

又如，CaCO3的分解反应是吸热反应(ΔH >0)

CaCO3(s) ─→ CaO(s) + CO2(g)；

△H = 178.32 kJ·mol-1

在298.15K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K时，CaCO3的分解反应就变成自发过程，而此时反应的焓变仍近似等于178.32kJ·mol-1,(温度对焓变影响甚小)。由此可见，把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因此除了反应焓变以外，肯定有其它因素的的制约。

为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?下面以NH4C1的溶解和Ag2O的分解为例说明之。例如，NH4Cl晶体中的NH4+和Cl-，在晶体中的排列是整齐、有序的。NH4C1晶体投入水中后，形成水合离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl溶液中，无论是NH4+(aq)、Cl-(aq)还是水分子，它们的分布情况比NH4C1溶解前要混乱得多。

体系混乱度的增加和温度的改变，也是许多化学和物理过程自发进行的影响因素。

由此可见，自然界中的物理和化学的自发过程一般都朝着混乱程度(简称混乱度)增大的方向进行。

体系内组成物质粒子运动的混乱程度，在热力学中用另一个物理量──“熵”来表示(其符号为“S”)。

（2）化学反应的熵变

一定条件下处于一定状态的物质及整个体系都有其各自确定的熵值。因此，熵是描述

物质混乱度大小的物理量，物质(或体系)的混乱度越大，对应的熵值就越大，反应前

后体系熵的变化叫做反应的熵变，用△S表示。

物质的聚集状态不同其熵值不同，

同种物质的(g)>(1)>(s)。物质的熵值随温度的升高而增大。气态物质的熵值随压力的增大而减小。熵与焓一样，化学反应的熵变(ΔS)与反应焓变(ΔH)的计算原则相同，只取决于反应的始态和终态，而与变化的途径无关。

变化前后体系的混乱度增大，此过程△S >0, △S越大，越有利于反应的自发进行；变化前后体系的混乱度减少，此过程△S<0，△S越小，不利于反应的自发进行。

由此可见，判断反应能否自发进行，必须从焓变与熵变两个角度进行分析

（3）判断反应能否自发进行

3

恒温恒压时：

各种情况

ΔH的符号

ΔS 的符号

反应情况

1

（-）

（+）

任何温度下均为自发反应

2

（+）

（-）

任何温度下均为非自发反应

3

（+）

（+）

常温下为非自发反应

高温下为自发反应

4

（-）

（-）

常温下为自发反应

高温下为非自发反应

[交流与讨论]课本第42页

[补充]从吉布斯公式来表示规律：

ΔH-TΔS：<0,自发进行；>0，非自发进行；=0，平衡状态

4