化学反应的方向

化学反应的方向化学反应的方向

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曹旭琴西交大苏州附中SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin


SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin

N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) ΔH= － 92.4 kJ·mol － 1 N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) ΔH= － 92.4 kJ·mol － 1

哈伯（ Haber ）：合成氨适宜的生产条件：

（ 1 ）温度： 500 ℃

（ 2 ）压强： 13 ～ 30 M Pa

（ 3 ）催化剂：铁触媒

（ 4 ）浓度： n(N2) ∶n(H2)=1 2.8∶ ，并不断分离出NH3

速率理论平衡理论

TiO2(s) =TiCl4(l) ？TiCl4(l)+2Mg(l) =Ti (s)+2MgCl2(l)

TiCl4+4Na Ti +4NaCl熔融

K Ca Na Mg Al Ti Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au



金红石矿、主要成分： TiO2 ，含量 95% 熔点 1850 ℃

1791 年

+2Cl2(g) +O2(g)

金红石矿、主要成分： TiO2 ，含量 95% 熔点 1850 ℃

1791 年

金红石矿、主要成分： TiO2 ，含量 95% 熔点 1850 ℃ 金属钛

1910 年



化学反应原理

（ 1 ）化学反应进行的快慢——化学反应速率

（ 2 ）化学反应的限度——化学平衡

（ 3 ）化学反应进行的方向？


化学反应的方向

曹旭琴西交大苏州附中SuZhou High School Affiliated to Xi’An Jiaotong University CaoXuqin



ΔH ＜0

E

反应进程

反应物能量总和

生成物能量总和

ΔH

一、自发反应（ spontaneous reaction ）

H+ (aq) +OH 一 (aq) ＝ H2O(l)

Ag+ (aq) +Cl 一 (aq) ＝ AgCl(s)

4Na + O2 ＝ 4Na2O

Zn +H2SO4 = ZnSO4 +H2 ↑

Fe +CuSO4 = FeSO4 +Cu

CaO+ H2O ＝ Ca(OH)2



一、自发反应（ spontaneous reaction ）1. 概念：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。

2H2 (g) ＋ O2 (g) ＝ 2H2O(l) ΔH ＝－ 571.6 kJ·mol－ 1

CH4 (g) ＋ 2O2 (g) ＝ CO2 (g) +2H2O(l) ΔH ＝－ 890.2 kJ·mol－ 1

生成物能量总和

E

反应进程

反应物能量总和ΔH

Ea

· 自发反应不一定是迅速的

· 非自发反应不是指不可能的

2. 注意点：· 自发反应不是指不需任何反应条件



二、化学反应方向的判断依据（判据）

体系有自发向自身能量降低的方向进行的倾向。

1. 焓判据放热方向： ΔH ＜ 0

室温下冰的熔化

水的蒸发

硝酸铵的溶解



实验 1.向锥形瓶中加入 Ba(OH)2·8H2O (s) 和 NH4Cl (s) ，用玻棒混合均匀。

实验 2. 取 NaHCO3(s) ，加其中滴入一滴管的盐酸，用手触摸试管壁。

①HCO3－

+ H+ = H2CO3 ΔH ＜ 0

②H2CO3= H2O + CO2 ↑ ΔH ＞ 0

E

反应进程

①②

ΔH ＞ 0

HCO3－

+ H+ = H2O + CO2 ↑



二、化学反应方向的判断依据

生成物能量总和E

反应进程反应物能量总和

ΔHEa

ΔH ＞0

NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g)

Ba(OH)2·8H2O (s)+2NH4Cl (s) =BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O

CaCO3( 高温 ) = CaO(s)+CO2(g)



NaCl 溶于水

德国物理学家克劳修斯

乙醛乙醛



二、化学反应方向的判断依据

2. 熵判据熵：衡量一个体系混乱度的物理量。符号： S 单位： J·mol － 1·K － 1

熵变： ΔS ＝生成物的熵－反应物的熵

1. 焓判据：放热方向： ΔH ＜ 0

体系有自发向混乱度增加的方向进行的倾向。

混乱度增加方向： ΔS ＞ 0



NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g)

Ba(OH)2·8H2O (s)+2NH4Cl (s) =BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O

CaCO3( 高温 ) = CaO(s)+CO2(g)

冰固态

液态水水蒸气

熵

值

增

大

H2O CH3OH I2 S

气态 169 237.6 261.6 167.7

液态 69.9 126.8

固态 116.7 31.8

乙醛乙醛



Ag+ (aq) +Cl 一 (aq) ＝ AgCl(s)

NH3(g) +HCl (g) ＝ NH4Cl(s)

1. 焓判据：放热方向： ΔH ＜ 0

2. 熵判据 : 混乱度增加方向： ΔS ＞ 0

①

②

焓变熵变反应自发性

ΔH ＜0

ΔS ＞ 0 2H2O2 (l) ＝ 2H2O (l) +O2 (g) 自发

实例

ΔS ＜ 0ΔH ＞ 0

不自发 2H2O (l) +O2 (g) ＝ 2H2O2 (l)

吉布斯 Gibbs

ΔG ＝ ΔH － T ΔS 自由能

ΔG ＜ 0 反应自发进行

ΔG ＞ 0 反应不自发进行ΔG ＝ 0 处于平衡状态温度

反应自发性实例

④

ΔH ＜0

ΔS ＜ 0

ΔH ＞ 0 ΔS ＞ 0

焓变熵变③

NH4Cl(s) ＝ NH3(g) +HCl

(g)

NH3(g) +HCl (g) ＝ NH4Cl(s)

ΔG ＝ ΔH － T ΔS 自由能

ΔG ＜ 0 反应自发进行

ΔG ＞ 0 反应不自发进行ΔG ＝ 0 处于平衡状态温度



高温自发

低温自发



三、化学反应方向的应用K Ca Na Mg Al Ti Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

Fe +CuSO4 = FeSO4 +Cu

2NaCl 2Na + Cl2

通电MgCl2 Mg + Cl2

通电

2Al2O3 4Al +3O2

通电

Na +KCl K +NaCl

1. 金属钾的制备： 850℃时用钠还原熔融的 KCl

(l) (l) (g) (l)

熔点℃Na K NaCl KCl

882.9 760沸点℃97.8 63 801

14137701500

乙醛乙醛



2. 金属钛的制备

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)

TiCl4(l)+2Mg(l) =Ti (s)+2MgCl2(l)

TiCl4+4Na Ti +4NaCl熔融

Χ(O)=3.5 Χ(Cl)=3.0

ΔH=+161.9 kJ·mol － 1 ΔS= － 38.4 J·mol － 1·k －

1

2C( 石墨 )+O2=2CO ΔH= － 221 kJ·mol－ 1

+

TiO2(s)+2Cl2(g)+ 2C( 石墨 )=TiCl4(l)+2CO (g)

ΔH= － 59.1 kJ·mol － 1 ΔS=+141.0 J·mol － 1·k －

1



2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

3. 汽车尾气处理：

ΔH= － 113.0 kJ·mol － 1 ΔS= － 143.5J·mol － 1·k－ 1

ΔG ＝ ΔH － T ΔS

＝－ 1000×113.0 kJ·mol － 1 ＋ 143.5J·mol － 1·k － 1×T

T ＜ 787.5 K

新陈代谢的本质究竟是什么呢？

——从外界不断地汲取负熵，以抵消生命运作过程中不得不产生的熵增



生命——低熵的奇迹！

乙醛乙醛



化学反应的方向

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