课程内容

《化学反应进行的方向》
自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。
自发反应：在一定条件下不需要外界帮助就能自动进行的反应，称为自发反应。
问题与思考
自然界中水总是从高处往低处流；
电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；
室温下冰块自动融化；
墨水扩散；
食盐溶解于水。
    这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性——其中是否蕴藏了一定的科学原理？
    能量由高到低
1、能量判据（焓判据）
日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律→能量判据（焓判据）：体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量即△H＜0）。
结论：△H＜0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H＜0。
焓变只是反应能否自发进行的一个因素，但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
2、熵判据
火柴散落过程混乱度如何变化？
从混乱度角度分析它们为什么可以自发？
【归纳与总结】
自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是反应方向判断的熵判据。
混乱度越大越稳定，△S＞0有利于反应自发进行。
导致混乱度增加的一些因素
1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。
2、固体的溶解过程，墨水扩散过程和气体扩散过程。
3、反应过程中气体物质的量增加的反应。
自发反应一定是熵增加的反应吗？
结论：△S＞0有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S＞0。
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自由能变化△G
自由能变化△G综合考虑了焓变和熵变对体系的影响
    △G=△H-T△S
  当△G＞0时，反应为非自发反应。
  当△G＜0时，反应为自发反应。

温度与反应方向的关系示意图
判断298K时下列反应能否自发进行
2KClO₃(s)=2KCl(s)+3O₂(g)
    △H=-78.03kJ·mol^-1
    △S=+494.4J·mol-1·K^-1
CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)
    △H(298K)=+178.2kJ·mol^-1
    △S(298K)=+169.6J·mol-1·K^-1
【注意】
1、反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，二者发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。
2、在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压下可以使石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发。
【课堂达标测试】
1、下列过程是非自发的是（   ）
   A、水由高处向低处流；    B、天然气的燃烧；
   C、铁在潮湿空气中生锈    D、室温下水结成冰。
2、碳酸铵[(NH₄)₂CO₃]在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是（   ）
   A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；
   B、其分解是因为外界给予了能量；
   C、其分解是吸热反应，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。
3、下列说法正确的是（   ）
   A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；
   B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；
   C、自发反应在恰当条件下才能实现；
   D、自发反应在任何条件下都能实现。
4、下列说法不正确的是（   ）
   A、焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。
   B、在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。
   C、一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热。
   D、一个反应能否自发进行，与焓变和墒变的共同影响有关。
5、以下自发反应可用能量判据来解释韵是（   ）
   A、硝酸铵自发地溶于水
   B、2N₂O₅(g)=4NO₂(g)+O₂(g)；△H=+56.7kJ/mol
   C、(NH₄)₂CO₃(s)=NH₄HCO₃(s)+NH₃(g)；△H=+74.9kJ/mol
   D、2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)；△H=-571.6kJ/mol