第2章第3节 化学反应的方向（教师版）-2021-2022学年高二化学同步精品学案（新教材人教版选择性必修1）

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《2021-2022 学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修 1）》
第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
一、自发过程和自发反应
自发过程
自发反应
含义
在一定条件下，不用借助外力，就能自发
进行的过程
在给定的条件下，可以自发进行到显著程
度的化学反应
特征
具有方向性：即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件
下不能自发进行
举例
高山流水、自由落体、花香四溢
燃烧反应
应用
（1）可被用来完成有用功。如 H2燃烧可设计成原电池。
（2）非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和O2
【理解应用】下列属于非自发过程的是 BD 。
A．煤炭的燃烧 B．室温下水结成冰 C．水由高处向低处流
D．电解饱和食盐水制备漂白液 E．铁器在潮湿的空气中生锈
二、化学反应进行方向的判据
1．能量角度：多数放热反应是自发进行的，即 ΔH＜0的反应，例如燃烧反应、中和反应等。这是因为放热反应过程
中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。
〔局限性〕有些吸热反应也可以自发进行。如以下反应：
①2N2O5(g) ==4NO2(g)＋O2(g) ΔH＞0。
②C(s) + CO2(g) ==2CO(g) ΔH＞0
③NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＞0
④Ba(OH)2•8H2O(s)+2NH4Cl(s) ==BaCl2(aq)+2NH3 (g)+10H2O(1) ΔH＞0
⑤NaHCO(s) + HCl(aq) == NaCl(aq) + CO2 (g) + H2O(1) ΔH＞0
〔思考讨论〕仔细分析上述反应的特点，思考影响反应自发性的其它因素。
2．混乱度角度：体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，混乱度越大越稳定。
（1）熵：度量体系混乱程度的物理量，符号为 S。
（2）熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。
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②同一物质的熵值：S(g) ＞S(l) ＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。
③熵判据：许多熵增的反应(即ΔS＞0)是自发的。
〔特别强调〕事实上，只有孤立体系（与环境之间既无物质交换又无能量交换）或者绝热体系（与环境之间既无物质
交换又无热量交换），自发过程才向着熵增的方向进行。
〔局限性〕有些熵减的反应也可以自发进行，如以下反应：
①4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)═4Fe(OH)3(s) ΔS＜0
②2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g) ΔS＜0
【归纳整理】
（1）自发反应的方向与焓变和熵变有关：
①大多数放热反应能自发进行，但有些吸热反应也能自发进行；
②大多数熵增的反应能自发进行，但有些熵减反应也能自发进行。
（2）焓变和熵变都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据，要综合考虑体系的焓变和熵变。
3．复合判据：自由能角度
在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为 ΔG，单位为 kJ/mol）
的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：ΔG =ΔH－TΔS。可见，ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与
温度有关：在温度、压强一定的条件下，化学反应总是向着
自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。即
（1）当 ΔG＜0时，反应能自发进行；
（2）当 ΔG＝0时，反应处于平衡状态；
（3）当 ΔG＞0时，反应不能自发进行。
【归纳整理】自由能角度
复合判据
类型
ΔH
ΔS
反应的自发性
1
<0
＞0
任何温度都是自发反应
2
＞0
<0
任何温度下都是非自发反应
3
<0
<0
高温是非自发反应，低温是自发反应
4
＞0
＞0
高温是自发反应，低温是非自发反应
反应能否自发进行与温度有关。一般低温时 ΔH 的影响为主，高温时 ΔS 的影响为主，而温度影响的大小要
视ΔH、ΔS的数值而定。
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