2.3化学反应的方向 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）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 学习目标 1.结合学过的化学反应实例，知道化学反应是有方向的，了解自发过程和化学反应的自发性。(变化观念与平衡思想) 2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。(证据推理与模型认知) 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。(证据推理与模型认知) 什么是自发过程？自发过程有哪些特点？什么是自发反应？ 高山流水 冰雪融化 固体溶解 新课导入 3 课内探究 一、自发过程和自发反应 1.自发过程： (1)含义：在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。 (2)特点： ③有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。 ①体系从高能状态转变为低能状态； ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向； 课内探究 (3)生活中常见的自发过程 这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。 2. 非自发过程： (1)含义：在一定条件下，需持续借助人为作用才能进行的过程。 或者说要在一定条件下，需要外界做功才能进行的过程。 (2)特点：非自发过程要想发生，则必须对它做功 水泵抽水 如 电解水生成氢气和氧气 课内探究 课内探究 3.自发反应 (1)含义: 在一定条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应， 称为自发反应，例如钢铁生锈。 (2)特征：具有方向性，即在一定条件下反应在某个方向是自发 的，其逆方向的反应在该条件下肯定不自发。 (3)应用：可被用来做“有用功”。如可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。 思考与讨论 提示：自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如C的燃烧是一个自发反应，但要想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生。 请思考如何判断化学反应的方向呢？ 自发反应一定能发生，而非自发反应一定不能发生吗？ 课内探究 二、化学反应方向的判断 1. 焓判据 — 自发反应与焓变的关系： 化学反应中的自发过程: 共同点— 放热反应　ΔH＜0 自发过程体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。 H2(g)+ O2(g) H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s) ΔH=-216.8 kJ/mol 课内探究 有人认为，只有放热的反应才能自发进行，可以根据化学反应是吸热还是放热来判断化学反应的方向，这样的想法正确吗？ 课内探究 可见，很多吸热反应也能自发进行。因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 (1)室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。 (2)N2O5分解： 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7kJ/mol (3) 碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ/mol 实验探究 如图所示，两个广口瓶中分别盛有氯气和氢气，开始时中间用玻璃片隔开，当抽调玻璃片后，可观察到盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变浅，而盛放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色，最后两瓶中的颜色相同。不需要外界的任何作用，气体自发地混合均匀。 为什么？ 这就涉及到“有序”“无序”相关的熵判据。 气体的自发扩散过程 课内探究 2.熵判据—自发反应与熵变的关系 (1)熵: 是衡量体系混乱度大小的物理量。用符号S表示，常用单位为 J/(mol·K)。体系混乱程度越大，熵值越大。 注意：同一种物质，不同状态，熵值大小为：S(g)﹥S(l)﹥S(s) 三种状态 下水的熵 冰：47.9J/(mol·K) 水：69.9J/(mol·K) 水蒸气：188.7J/(mol·K) 表示体系的不规则或无序状态 思考与讨论 下列自发过程的熵变有何特点？ (1)冰→ 液态水 → 水蒸气 (2)氯化钠晶体溶于水 (3)自发进行的吸热反应： N2O5分解：2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)    ΔH=+56.7kJ/mol 碳酸铵的分解：(NH4 )2CO3(s) NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ/mol 共同点：熵（S）增加 ΔS=S产物总熵－S反应物总熵 课内探究 (2)熵增原理： 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变大于零，这个原理