2.3.1 化学反应的方向 课件 2024-2025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 课时1 化学反应的方向 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。例如，水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。化学反应也是如此吗？ 课堂学习 自发过程与自发反应 自发过程：在一定的条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。 自发反应：在一定的条件下，可以自发进行到显著程度的反应。 注意事项： 能够自发进行的反应在常温下不一定能够发生。 自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 课堂学习 自发过程与自发反应 自发过程的特点： 能量角度，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者释放热量)； 混乱度角度，在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向。 非自发反应 Cu(s) + H2SO4(aq) = CuSO4(aq) + H2(g) ΔH = +1341 kJ·mol-1 课堂学习 自发过程与自发反应 观察下列反应，尝试寻找自发反应与非自发反应的特征与区别。 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) ΔH = -546.6 kJ·mol-1 C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH = -2217.5kJ·mol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) ΔH = -822 kJ·mol-1 2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g) ΔH = +484 kJ·mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) ΔH = -1648.4 kJ·mol-1 自发反应 非自发反应 自发反应 自发反应 自发反应 H < 0，放热反应。 课堂学习 自发过程与自发反应 原因分析：反应放热使体系能量降低，能量越低越稳定。 结论：放热反应(ΔH<0)，是有利于反应自发进行的条件。 室温下能自发进行的吸热反应： 2NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) = 2CaCl2(s) + NH3(g) + 2H2O(l) NaHCO3(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g) 较高温度下能自发进行的吸热反应： NH4Br(s) = NH3(g) + HBr(g) CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 结论：放热反应都能自发进行，吸热反应不能自发进行。 仔细观察，能自发进行的化学反应有什么共同点？ 均生成气体，混乱度增加。 课堂学习 课堂学习 自发过程与自发反应 实验现象：不需要外界的任何作用，气体通过分子的扩散自发地混合均匀。 结论：自发过程进行的方向还与“混乱度”有关，即熵(符号为S)。 课堂学习 自发过程与自发反应 熵是度量体系混乱程度的物理量。 符号：S。 单位：J·mol-1·K-1。 体系混乱度越大，熵值便越大； 体系混乱度越小，熵值便越小。 乙醇 甲醚 比较方法： 与物质的量的关系，物质的量越大，粒子数越多，熵值越大； 同一物质，物质的量相同时， S(高温) > S(低温)， S(g) > S(l) > S(s)； 不同物质，物质组成越复杂，熵值越大，原子种类相同的物质，分子中原子数越多，熵值越大。 课堂学习 自发过程与自发反应 化学反应中熵的变化： 1. 有状态变化时，S(g) > S(l) > S(s) Cu(s) + H2SO4(aq) = CuSO4(aq) + H2(g) ΔH = +1341 kJ·mol-1 2. 无状态变化时，S(化学计量数大) > S(化学计量数小) 2N2O5(g) = 4NO2(g) + O2(g) ∆H= +56.7 kJ/mol 3. 无状态变化、化学计量数变化时，S(种类多) > S(种类少) N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ∆H= +180.5 kJ/mol 熵变：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS。 ΔS=S(生成物)-S(反应物) 判断依据： 气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应，ΔS >0； 气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应，ΔS <0。 课堂学习 自发过程与自发反应 原因分析：熵增加，物质的状态由有序变为无序了，比如从整齐到不整齐很容易，而从混乱变回整齐则并不容易。 结论：熵增反应(ΔS>0)，是有利于反应自发进行的条件。 能自发进行的熵减反应： NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) ΔS<0 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔS<0 结论：熵增反应都能自发进行，熵减反应不能自发进行。 只有在孤立体系或者绝热体系，自发反应才向着熵增的方向进行。 “熵”表示体系的混乱度，的符号是“S”。下列变化中，ΔS < 0的是 (　　) A．3Fe(s) + 4H2O(g) = Fe3O4(s) + 4H2(g) B．2NO2(g) = N2O4(l) C．2IBr(l) = I2(s) + Br2(g) D．(NH4)2CO3(s) = 2NH3(g) + CO2(g) + H2O(g) 课堂巩固 B 课堂学习 自发过程与自发反应 自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变又都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据，怎么办？ 约西亚·威拉德·吉布斯 大量事实告诉我们，综合考虑焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向。 吉布斯确立了定量描述焓变和熵变在判断反应的自发性过程中的地位。吉布斯自由能的出现，完美地从定量角度揭示了变化过程中焓变与熵变之间的协调与抗衡。 课堂学习 自发过程与自发反应 体系自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，用来定量评价焓变和熵变在反应过程中作用的关系称之为吉布斯公式： ΔG = ΔH – TΔS G为吉布斯自由能 T为绝对温度(单位为K) 反应不能自发进行 ΔG > 0 ΔG ＝ 0 反应处于平衡状态 反应能自发进行 ΔG < 0 熵变 (ΔS) 反应 温度 焓变 (ΔH) 焓判据 熵判据 课堂学习 自发过程与自发反应 对于一个化学反应来说，焓变与熵变是固定的，进行的方向便由温度决定。 高温下反应能自发进行 所有温度不能自发进行 所有温度都能自发进行 低温下反应能自发进行 化学生产中的相关问题分析： 生产的可行性——反应进行的方向； 生产的效率——化学反应的速率； 产率——即化学化学反应的限度。 课堂学习 自发过程与自发反应 应用吉布斯自由能的注意事项： 在讨论过程的方向问题时，我们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； 过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率； 只适用于没有发生的反应； 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。 课堂巩固 正误判断 1. 熵增反应一定能够自发进行。 4. 能自发进行的反应，反应速率一定很大。 2. 放热反应一定能够自发进行。 3. 自发反应不需要任何条件就能发生。 × × × × 已知：Mg(s) + Cl2(g) = MgCl2(s)　ΔH(298 K) = -642 kJ·mol-1，试判断下列说法正确的是 (　　) A．在任何温度下，正向反应是自发的 B．在任何温度下，正向反应是不自发的 C．高温下，正向反应是自发的；低温下，正向反应不自发 D．高温下，正向反应是不自发的；低温下，正向反应自发 课堂巩固 D 课堂小结 谢谢观看 THANKS 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 20 Traveling Light Joel Hanson Traveling Light, track 1 Other 208783.17 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/TWA8gDlYn/6k9D9xIGo8WXAZ2QiReq2dElL2Uype/05125txy+290yas1na7fVnhLNI+TRhJ61mPhQ1c9cVRJh2tcPYpsqK//UpSWshiZeqtOF5yXaMvFmZLtNMPmHEmWm5zXCbrAgPrcwUiXRZDfBSjdG7+PZv7n9jmrmmXjQNRN7cKgWMidXn/sXnSCWlbL4OWWRI0MBVM5M6UmSUfd5QL+2EbGGtlVDyf6a3kWlh0LVau7yMZUcFzrdeTIrpSoBphMBpsXvzNeBTWAEoolH+2NNQ5qjYw2Ehhy2hVDLv3ktDcgTMGFT2jUCNSlV8bgfzS0LMEGUm8HMdJ2VEZeYIQkVSAVX2yUn/tNcrWGU20lDWCql1jdByW0uuVqLcw1pO4+/9BtqUHjnMYmjcswHCOUm+418eufzpVOdj7Xm47yxOOXjIJXEOCqdGBZQ6bBFwfBf2be2ISzvN7pF2sRM= Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$