2.3 化学反应的方向（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

化学反应速率与化学平衡 第二章 第三节　化学反应的方向 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 课前·教材预案 课堂·深度拓展 课末·随堂演练 课时作业（八） 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.知道化学反应是有方向的，知道化学 反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.能认识到焓判据和熵判据的局限性， 能用复合判据分析和解决化学问题。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 课前·教材预案 知识点1　化学反应进行方向的判据 1. 化学反应的方向与焓变的关系 （1）依据表格中的反应分析反应进行的方向与Δ H 之间的 关系： 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 化学反应 Δ H 能否自发进行 H2（g）＋ O2（g） H2O（l） Zn（s）＋CuSO4（aq） ZnSO4（aq）＋Cu（s） ① ⁠0 ② ⁠ 2N2O5（g） 4NO2（g） ＋O2（g） NaHCO3（s）＋HCl（aq） NaCl（aq）＋CO2（g）＋H2O（l） ③ ⁠0 ④ ⁠ ＜　 能　 ＞　 能　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 （2）自发反应与焓变的关系： 大多数⑤ 反应是可以自发进行的，但有些⑥ ⁠ 反应也能自发进行，因此，不能只根据放热或吸热来判断化学 反应进行的方向。 放热　 吸热　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 2. 化学反应的方向与熵变的关系 （1）熵（符号为⑦ ）：用来度量体系⑧ ⁠程度 的物理量。对于同一种物质，不同状态时熵值大小为 S （g） ⑨ S （l）⑩ S （s）。 （2）熵增：体系有自发地向混乱度⑪ （即熵增，Δ S ⑫ 0）的方向转变的倾向。 S 　 混乱　 ＞　 ＞　 增加　 ＞　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 （3）依据表格中的反应分析反应进行的方向与Δ S 之间的 关系： 化学反应 Δ S 能否自 发进行 Zn（s）＋H2SO4（aq） ZnSO4（aq）＋H2（g） 2KClO3（s） 2KCl（s）＋3O2（g） ⑬ ⁠0 ⑭ ⁠ ＞　 能　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 化学反应 Δ S 能否自 发进行 2NO（g）＋2CO（g） N2（g）＋ 2CO2（g） 4Fe（OH）2（s）＋O2（g）＋2H2O（l） 4Fe（OH）3（s） ⑮ ⁠0 ⑯ ⁠ ＜　 能　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 大多数⑰ 的反应可以自发进行，但有些⑱ ⁠ （Δ S ＜0）的反应也能自发进行，因此，不能只根据熵增或熵 减来判断化学反应进行的方向。 （4）自发反应与熵变的关系： 熵增　 熵减　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 知识点2　自由能与化学反应的方向 1. 自由能 符号为⑲ ，单位为⑳ ；公式为㉑ ⁠ 　　　 ⁠。 Δ G 　 kJ/mol　 Δ G ＝ ΔH － T Δ S 　 2. 判断依据 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），化学反应总是向着自由能㉒ ⁠的方向进行，直到体系达到平衡： （1）Δ G ＜0，反应㉓ 自发进行； （2）Δ G ＝0，反应㉔ ⁠； （3）Δ G ＞0，反应㉕ 自发进行。 减小　 能　 处于平衡状态　 不能　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）体系有序性越高，熵值就越大。 （　×　） （2）同种物质气态时熵值最大。 （　√　） （3）吸热反应不可以自发进行。 （　×　） （4）在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大。 （　√　） （5）过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程 发生的速率。 （　×　） × √ × √ × 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 　 名师提醒 （1）熵值越大，体系的混乱程度越大。 （2）根据反应的热效应和熵变判断化学反应进行的方向，都 是具有局限性的。 （3）化学反应研究包含三个不同的角度：化学反应进行的方 向、化学反应的限度和化学反应速率，三者互不相干，即反应 自发，但反应速率不一定快，反应进行的程度不一定大。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 课堂·深度拓展 探究点1　反应的自发性 1. 已知：2H2＋O2 2H2O，2NH4Cl＋Ba（OH）2·8H2O BaCl2＋2NH3↑＋10H2O均为自发反应。 （1）自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？ 答案　（1）不是，如H2和O2反应需要点燃。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 （2）自发反应就是物质能量降低的过程吗？ 答案　（2）不是，如NH4Cl和Ba（OH）2·8H2O反应属于吸热反应，反应后生成物能量升高。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 1. 并不是自发反应一定能发生，非自发反应一定不能发生。 自发反应和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。例如：碳的燃烧 是一个自发反应，但需要借助外界条件“点燃”，反应才能发 生；由食盐水生成H2、Cl2和NaOH为非自发反应，但在电解的 条件下可以发生。 2. 自发过程与非自发过程，自发反应与非自发反应的关系 （1）一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是 非自发的。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 （3）过程的自发性只能用于判断过程的方向，而不能用于确 定过程是否一定会发生以及过程发生的速率，如涂有防锈漆和 未涂有防锈漆的铜制品器件，它们发生腐蚀过程的自发性是相 同的，但只有后者可以实现。 （2）自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下 的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NO（g）＋O2（g） 2NO2（g）是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 【例题1】下列关于自发过程的叙述中，正确的是（　　） A. 只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B. 需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程 C. 同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D. 非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 思维导引：反应的自发性与反应是否一定能够发生不能混为一 谈，反应的自发性与是否需要外加条件没有直接关系。 答案　C　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 解析　自发过程可能需要一定条件才能自发进行，如木炭的燃 烧，A项错误；Fe＋S FeS是需要加热的自发过程，B项错 误；CaCO3 CaO＋CO2↑属于在高温下进行的非自发过 程，D项错误。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 【变式1】下列不属于自发进行的变化是（　　） A. 红墨水加到清水中使整杯水变红 B. 冰在室温下融化成水 C. 水电解生成氢气和氧气 D. 铁器在潮湿的空气中生锈 答案　C　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 解析　红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化为 水、铁器在潮湿空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D 项属于自发进行的变化；而水电解生成氢气和氧气的反应必须 通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项不属于自发进行 的变化。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 探究点2　自由能与化学反应的方向 2. 合成氨反应是一个可逆反应： N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g） Δ H ＝－92.2 kJ·mol－1， Δ S ＝－198.2 J·mol－1·K－1。 （1）请你根据正反应的焓变分析298 K下合成氨反应能否自发 进行？ 答案　（1）能。正反应为放热反应，由高能状态到低能状态，可自发进行。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 （2）请你根据正反应的熵变分析298 K下合成氨反应能否自发 进行？ 答案　（2）不能。正反应为气体体积减小的反应，Δ S ＜0，混乱度减小，不能自发进行。 （3）请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能 否自发进行？ 答案　（3）能。Δ G ＝Δ H － T Δ S ＝－92.2 kJ·mol－1－298 K×（－198.2）×10－3 kJ·mol－1·K－1＝－33.136 4 kJ·mol－1＜0，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 1. 自由能与化学反应的方向 （1）当Δ H ＜0，Δ S ＞0时，Δ G ＜0，反应能自发进行。 （2）当Δ H ＞0，Δ S ＜0时，Δ G ＞0，反应不能自发进行。 （3）当Δ H ＞0，Δ S ＞0或Δ H ＜0，Δ S ＜0时，反应能否自发 进行与温度有关。一般低温时Δ H 的影响 为主，高温时Δ S 的影响为主。温度与反 应方向的关系如图： 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 2. 利用自由能公式计算反应自发进行的最低温度 若题目提供了Δ H 和Δ S 的数据，可利用Δ G ＝Δ H － T Δ S ＜0， 来计算反应自发进行的最低温度。 计算时要注意以下两点： （1）给出的Δ H 的单位通常为kJ/mol，Δ S 的单位通常为J/ （mol·K），进行计算时要将二者的单位统一，即将Δ S 的单位 换算为kJ/（mol·K）或将Δ H 的单位换算为J/mol，再代入数值 进行计算。 （2）温度用绝对温度K，而不能用℃ ，其中 T ＝（273＋ t ）K。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 【例题2】汽车尾气（含烃类、CO、NO与SO2等）是城市主要 污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上安装催化转化 器，使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其 反应原理是2NO（g）＋2CO（g） N2（g）＋2CO2（g）。 由此可知，下列说法中正确的是（　　） A. 该反应是熵增大的反应 B. 该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂 C. 该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率 D. 该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应 思维导引：从气体分子数变化可判断熵变，催化剂只能改变反 应速率，不影响化学平衡和化学反应进行的方向。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 答案　C　 解析　因该反应是气体体积减小的反应，故熵减小，A项错误； 只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行，B项 错误；因熵减小不利于反应自发进行，故该反应常温下能自发进 行的原因是反应放热，D项错误。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 【变式2】焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C（s）＋O2（g） 2CO（g）；反应②：2CO（g）＋O2（g） 2CO2（g），反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是（　　） A. 反应②2CO（g）＋O2（g） 2CO2（g） 的Δ S ＜0，Δ H ＜0 B. 983 K是两个反应主次趋势变化的转折点 C. L1对应反应① D. 当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成 CO2为主 答案　C　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 解析　生成物气体化学计量数系数之和小于反应物气体化学计 量系数之和，所以Δ S ＜0，则－ T Δ S ＞0，根据Δ G ＝Δ H － T Δ S ，因为能满足Δ G ＜0，所以Δ H ＜0，A项正确；Δ G 越小， 说明它能够反应的趋势更大，983 K时两反应的Δ G 相等，之后 两反应的Δ G 大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化， 所以983 K是反应趋势变化的转折点，B项正确；反应①的Δ S ＞0，则－Δ S ＜0，Δ G 和 T 成反比，所以斜率小于0，L2对应 反应①，C项错误；当温度低于983 K时，L1的Δ G 更小，所以 以反应②为主，产物以CO2为主，D项正确。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 课末·随堂演练 1. （反应焓变与反应方向）下列过程的反应方向能用焓判据 判断的是（　　） A. 湿的衣服经过晾晒变干 B. 硝酸铵溶于水 C. 水蒸气凝结成水 D. CaCO3（s） CaO（s）＋CO2（g）　Δ H ＞0 答案　C　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 解析　A项，湿衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变为水蒸 气的过程，不能用焓判据判断；B项，硝酸铵溶于水为熵增加 的过程，不能用焓判据判断；C项，水蒸气凝结为水放出热量， 可用焓判据判断；D项，CaCO3分解为吸热反应，不能用焓判据 判断。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 2. （化学反应方向的判断）已知FeO（s） ＋C（s） CO（g） ＋ Fe（s） Δ H ＞0，下列叙述正确的是（　　） A. 低温下为自发过程，高温下为非自发过程 B. 任何温度下为非自发过程 C. 高温下为自发过程，低温下为非自发过程 D. 任何温度下为自发过程 答案　C　 解析　Δ H － T Δ S ＜0时，反应能自反进行，Δ H ＞0，Δ S ＞ 0， 只有高温时，才能保证Δ H － T Δ S ＜0，即高温下该反应为自发 过程，低温下该反应为非自发进行，C符合题意。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 3. （自发过程与自发反应）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，多数放热反应能自发进行 B. 在同一条件下物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大 C. 自发反应是指不需要条件就能发生的反应 D. 一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关 答案　C　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 解析　Δ H － T Δ S ＜0反应能自发进行，一个反应能否自发进 行与焓变和熵变的共同影响有关，焓变是一个与反应能否自发 进行有关的因素，多数放热反应能自发进行，A、D项正确； 根据熵增原理，体系的混乱程度越大，熵值越大，B项正确； 自发性只能用于判断过程的方向，而不能用于确定过程是否一 定会发生，C项错误。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 4. （自由能的应用）在电子工业中，清洗硅片上的SiO2（s） 的反应是SiO2（s）＋4HF（aq） SiF4（g）＋2H2O（g）　 Δ H （298.15 K）＝－94.0 kJ/mol，Δ S （298.15 K）＝ －75.8 J/（mol·K）。设Δ H 和Δ S 不随温度而变化，则此反应自发进行的最高温度为（　　） A. 1.24×106 K B. 1.24×103 K C. 3.36×103 K D. 2.48×103 K 答案　B　 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 解析　根据题意，要使反应能自发进行，则Δ G ＝Δ H － T Δ S ＜ 0，即有Δ G ＝－94.0 kJ/mol－ T ×[－75.8 J/（mol·K）×10－3 kJ/J]＜0，则 T ＜ ≈1.24×103 K。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 5. （综合应用）回答下列问题： （1）汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g） 2C（s）＋O2（g）。已知该反应的Δ H＞0，简述该设想能否实现的依据： 　　　　　　　。 答案：（1）该反应Δ H ＞0，Δ S ＜0，Δ H － T Δ S ＞0，任何温 度下均不能自发进行　 解析　（1）该反应Δ H ＞0、Δ S ＜0，代入Δ G ＝Δ H － T ·Δ S得， Δ G ＞0，故不能实现该反应。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 （2）下列反应中，在高温下不能自发进行的是 　　　　（填 字母）。 a.CO（g） C（s）＋ O2（g） b.2N2O5（g） 4NO2（g）＋O2（g） c.（NH4）2CO3（s） NH4HCO3（s）＋NH3（g） d.MgCO3（s） MgO（s）＋CO2（g） 答案　（2）a 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 解析　（2）Δ H － T Δ S ＜0时，反应才能自发进行。a、b、c、d 项反应Δ H ＞0，a项Δ S ＜0，Δ H－ T Δ S ＞0，该反应在任何温度 下都不能自发进行；b、c、d项反应的Δ S ＞0，在高温下均能自发 进行。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 （3）运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成 下列探究。 生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C（s）＋ H2O（g） H2（g）＋CO（g） Δ H ＝＋131.3 kJ·mol－1，Δ S ＝＋133.7 J·mol－1·K－1，该反应 在低温下 　　　　（填“能”或“不能”）自发进行。 答案　（3）不能 解析　（3）Δ G ＝Δ H － T Δ S ＜0为自发反应，代入题给数据， 整理得在 T ＞ ≈982.0 K时该反应能自发进行， 由此可知该反应在低温下不能自发进行。 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 课时作业（八） 返回目录 化学　选择性必修1 化学反应原理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$