第3节 第1课时 化学反应的方向（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修1）

第三节 化学反应的方向 课时1 化学反应的方向 人教版2019选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡 素养目标 宏观辨识与微观探析： 初步了解焓变和熵变与反应进行的方向之间的关系。 证据推理与模型认知： 了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。 科学探究与创新意识： 根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。 教学目标 本节重点 能判断简单反应能否自发进行。 本节难点 根据ΔG=ΔH－TΔS和所给数据判断化学反应进行的方向。 1、了解自发过程和自发反应。 2、了解熵变的概念。 3、初步了解焓变和熵变与反应进行的方向之间的关系。 4、根据ΔG=ΔH－TΔS和所给数据判断化学反应进行的方向。 meiyangyang8602 请你欣赏！ 自然界中有一些自发的现象 meiyangyang8602 meiyangyang8602 新课导入 自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的 观看 meiyangyang8602 请你欣赏！ 自然界中有一些自发的现象 meiyangyang8602 新课导入 化学反应是否也能自发进行，有方向性？ 观看 自发过程与非自发过程 壹 反应自发性的判断依据 贰 知识导航 课堂思考 请你思考！ 自然界中有许多现象是可以自发进行的， 请结合自己的生活经验，举例说明自然界变化的方向性. meiyangyang8602 水从高处流向低处 冰融化 墨水扩散 自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就可以进行的过程。 自然界中的自发过程体现了 自然界的变化具有一定的方向性！ 气体的扩散 观看 01 自发过程与非自发过程 课堂探究 理解分析 一、自发过程与非自发过程 1.自发过程 自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就可以进行的过程。 meiyangyang8602 2.非自发过程 非自发过程：在一定条件下，需要持续外力作用，才能维持进行的过程。 课堂探究 一、自发过程与非自发过程 理解分析 3.自发过程与非自发过程 meiyangyang8602 高处 低处 自发 非自发 100°C的沸水 高温物体 低温物体 室温的凉水 自发 非自发 沸水可以自发变凉，但是这杯凉水是不可能自发变成沸水的。 ①在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 课堂探究 一、自发过程与非自发过程 理解分析 3.自发过程与非自发过程 冬天水结冰自发 春天冰融水自发 ②“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发” 处于高水位的水有向低处流动的趋势，但是现在被大坝拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势。 ③“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，“非自发”也不代表不能发生。 典例精讲 【例1】下列关于自发过程的叙述正确的是（ ) 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进行的可能。 D.非自发过程在任何条件下都不可能转化为自发过程。 C meiyangyang8602 课堂思考 请你思考！ 化学反应是否也能自发进行，有方向性？ meiyangyang8602 氢气的燃烧 水的电解 自发 非自发 2H2+O2=2H2O 自发 非自发 与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。 观看 02 反应自发性的判断依据 课堂思考 请你思考！ 举例说明化学反应是否也能自发进行？ 铜片与浓，稀硝酸反应 氢气的燃烧 自发反应：在一定条件（温度、压强）下不需外界（光、电能）帮助，就能自动进行的反应。 共同点——放热反应　△H＜0 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解分析 1.化学反应进行的方向与焓变 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l) ∆H = -571.6 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ·mol-1 C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol E 反应历程 反应物的能量总和 生成物的能量总和 △H<0 能量高到低 大多数放热反应是可以自发进行 课堂思考 请你思考！ 是不是所有放热反应都能自发进行呢？ 为什么有些放热反应常温下能够自发进行？ 活化能几乎为0 E 反应历程 反应物的能量总和 生成物的能量总和 △H H+ + OH- == H2O Ba2+ + SO42- == BaSO4↓ Cu(OH)2 + 2H+ == Cu2+ + 2H2O Ea很小，常温即能自发 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解应用 1.化学反应进行的方向与焓变 ①大多数放热反应是可以自发进行，Ea很小，常温即能自发 ②放热反应的进行需要最初的反应动力，Ea稍大，但Ea＜△H，给予外界条件一经引发后即能自发 活化能>0 E 反应历程 反应物的能量总和 生成物的能量总和 △H Ea C + O2 === CO2 2H2 + O2 === 2H2O Fe + S === FeS 点燃 点燃 加热 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解应用 1.化学反应进行的方向与焓变 由于与环境的热交换，导致反应过程中放出的热量，不足以产生维持反应持续进行所需的推动力 E 反应历程 反应物的能量总和 △H △H Ea Cu + 2H2SO4 === CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 加热 ③Ea稍大，且Ea＞△H，需持续给予外界条件才能自发 课堂思考 请你思考！ 只有放热反应才能自发进行吗？举例说明 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 该反应是吸热反应，但在常温下能自发进行 2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) 　 ∆H =+109.8kJ/mol NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l) ∆H =＋31.4KJ/mol 有些吸热反应也能自发 不能只根据反应的放热或者吸热来判断化学反应的方向 二、反应自发性的判断依据 课堂探究 理解应用 1.化学反应进行的方向与焓变 ④有些吸热反应也能自发 E 反应历程 反应物的能量总和 生成物的能量总和 △H △H Ea C + CO2 === 2CO 高温 CaCO3 === CaO + CO2 高温 C+ H2O === CO + H2 高温 当环境提供能量时，吸热反应也能发生 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解应用 1.化学反应进行的方向与焓变 ⑤焓判据：△H<0 的反应有自发进行的倾向 结论：△H < O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H < O 焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。 课堂思考 请你思考！ 是什么因素“推动”了吸热反应自发进行？ E 反应历程 反应物的能量总和 生成物的能量总和 △H 引起某些吸热反应能自发进行的“气球”是什么呢？ 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解分析 2.化学反应进行的方向与熵变 实验探究 【实验结论】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 【实验过程】开始时中间用玻璃片隔开，抽掉玻璃片观察 【实验现象】盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变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 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 观察现象 实验探究 NH4+和NO3-在硝酸铵晶体中有序排列 被水分子包围的NH4+和NO3-在溶液中自由移动 溶解 硝酸铵溶于水的过程可以自发进行 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解分析 冰融化 气体的扩散 2.化学反应进行的方向与熵变 硝酸铵溶于水 这些过程共同特点 混乱度小（有序） 混乱度大（无序） 自发的 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解分析 2.化学反应进行的方向与熵变 体系自发地向混乱度增加（即有序向无序）方向转变 体系趋向于由混乱度小有序状态转变为混乱度大无序状态 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 概念理解 2.化学反应进行的方向与熵变 ①熵：用来衡量体系混乱（无序）程度的物理量，用S表示。 ②熵值：体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小 同种物质的熵值与其存在状态有关 S(g) ____ S(l) ____ S(s) ＞ ＞ 固态 液态 气态 熵增 熵增 ③熵判据：体系的混乱度（即熵值）增加， ΔS＞0，反应有自发的倾向。 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解分析 2.化学反应进行的方向与熵变 Zn(s) + H2SO4(aq) = ZnSO4(aq) + H2 (g) 2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2 (g) ΔS＞0 很多自发的化学反应都是熵增的过程 体系趋向于从有序状态转变为无序状态， 因此熵增反应(△S>0 )具有自发进行的倾向 。 典例精讲 【例3】关于下列过程熵变的判断不正确的是（ ) A.溶解少量食盐于水中，△S>0 B.纯碳和氧气反应生成CO(g),△S>0 C.H2O(g)变成液态水，△S>0 D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g),△S>0 【例2】下列过程中△S<0的是（ ) A.H2O(I)=H2O(g) B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) D.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) C C 请你回忆！ 制备氢氧化亚铁的现象及方程式，分析这个反应是否自发？ 课堂思考 有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0 Fe(OH)2(s) + O2(g) + H2O (g) ＝ Fe(OH)3(s) 2NO (g) + 2CO (g) ＝ N2 (g) + 2CO2 (g) 　 常温下能自发进行 熵减的过程 不能 只根据 熵增 或 熵减 来判断 化学反应的方向 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解分析 3.自由能与化学反应的方向 单独使用焓判据，或者熵判据往往会得出错误的结论，那怎么办呢？ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(I) △H<0 △H<0 放热有利于反应自发 △S<0 熵减小不利于反应自发 自由能 = △H - T △S △G △G 单位：kJ·mol-1 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 理解分析 3.自由能与化学反应的方向 ①复合判据:△G = △H - T△S ②反应进行方向的判断方法 △G = △H - T△S ＜ 0 反应能自发进行 △G = △H - T△S ＞0 反应不能自发进行 △G = △H - T△S ＝0 反应达到平衡状态 反应在该状况下能否自发进行 ＜０ ＞０ ＞０ ＜０ ＞０ ＞０ ＜０ ＜０ H Ｓ Ｇ ＜０ ＞０ 低温时＞０，高温时＜０ 低温时＜０，高温时＞０ 自发进行 不自发进行 低温不自发，高温自发 低温自发，高温不自发 meiyangyang8602 课堂探究 二、反应自发性的判断依据 判断方法 3.自由能与化学反应的方向 △H △S ∆H>0 ∆S>0 高温下 反应自发进行 ∆H>0 ∆S<0 所有温度下 反应不能自发进行 ∆H<0 ∆S>0 所有温度下 反应自发进行 ∆H<0 ∆S<0 低温下 反应自发进行 典例精讲 meiyangyang8602 meiyangyang8602 【例4】汽车尾气中的一氧化碳和一氧化氮是现代化城市中的重要大气污染物。人们曾花费大量的时间和精力，通过实验的方法利用如下反应消除CO对环境的影响，然而却徒劳无功。你能从焓变和熵变的角度分析原因吗？ 2CO(g) = 2C(s) + O2(g) △ G > 0，不能自发进行 △ H > 0，△ S < 0 △ G = △ H - T△ S 后来人们又提出通过如下反应来处理尾气的方法 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 已知：在 298 K、100 kPa，△ H = -746.8 kJ/mol 室温下，△ G < 0，反应能正向自发进行 △ H < 0，△ S < 0 △ G = △ H - T△ S 反应需要催化剂来加速 课堂小结 化学反应进行的方向 复合判据 熵判据 焓判据 ∆H < 0 有利于反应自发进行,但自发反应不一定要 ∆H < 0 很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0;但有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0 ΔG = ΔH﹣TΔS 随堂演练 1. 下列不属于自发过程的是(　　) A. 铁生锈 B. NaCl溶于水后的扩散 C. Zn与CuSO4溶液反应 D. 石墨转化为金刚石(吸热反应) D 2.下列过程属于熵增加的是(　　) A. 一定条件下，水由气态变成液态 B. Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s) C. 4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5(g) D. 火柴盒中的火柴散落到地上 D 随堂演练 3、一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2 (g) CH3OH(g) +H20(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为KJ/mol)的变化。关于该反应的下列说法中，正确的是（ ） A.ΔH>O，ΔS>0 B.ΔH>O，ΔS<0 C. ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0 C 随堂演练 4.某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1，ΔS=+231 J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行(　　) A.在任何温度下都能自发进行 B.在任何温度下都不能自发进行 C.仅在高温下自发进行 D.仅在低温下自发进行 A 演示完毕 感谢聆听 https://www.zxxk.com/user/13354804 null 2019 67603.68 null 2019 67603.68 $$