第1节 化学反应的方向（教学课件）化学鲁科版2019选择性必修1

第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1课时：化学反应的方向 第1 节 化学反应的方向 化学反应原理 1 知道化学反应是有方向的。 壹 知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 贰 学习目标 Xue xi mu biao 本节重点 壹 焓变与化学反应方向的关系。 熵变与化学反应方向的关系。 本节难点 贰 重点难点 Zhong dian nan dian 01 02 03 01 方向 化学反应在一定条件下能不能进行。 02 限度 化学反应进行的程度。 03 速率 化学反应进行的快慢。 对于一个化学反应，我们应该从这三个方向思考。 新课导入 KE TANG DAO RU 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 联想 · 质疑 汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代化城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气的想法。 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 请判断该想法是否可行，并说明理论依据。 新课导入 KE TANG DAO RU 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 钛合金是21世纪新型金属，用途广泛，可以制造航空航天器材，人造骨骼，记忆合金……上个世纪科学家想利用下列反应制备金属钛。 TiO2(s) + 2Cl2(g)===TiCl4(l) + O2(g) TiCl4(l) + Mg(s) ===Ti (s) + MgCl2(s) 判断反应能否自发进行 化学反应进行的方向 如果是你，首先应该做的是什么？ 联想 · 质疑 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 飞流直下三千尺，疑似银河落九天。 君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回。 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。  李白《望庐山瀑布》  李白《将进酒》 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 请大家再列举一些自然界中能够自发进行的现象。 联系 · 生活 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 1、自发过程： 2、非自发过程： 在一定条件(T、P)下，不需要外力作用就能自动进行的过程。 在一定条件（T、P）下，需要持续借助外力作用才能进行的过程。 外力作用一般指的是：光照、通电等；而加热、点燃、高温都是为了达到某一反应温度，属于一定温度范畴，不属于外力作用。 一、自发过程和非自发过程 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 通过对自发过程的认识，大家再来认识一些自发进行的化学反应。 H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) ∆H= -286kJ/mol 交流 · 研讨 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 通过对自发过程的认识，大家再来认识一些自发进行的化学反应。 Zn(s) +CuSO4(aq)=ZnSO4 (aq)+Cu(s) ∆H= -216.8kJ/mol 交流 · 研讨 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 与自然界中的许多变化一样，化学反应也具是有方向性。 1、自发反应： 2、非自发反应： 在一定条件（T、P）下，不需要外力作用（光能，电能）就能自动进行的化学反应。 在一定条件（T、P）下，需要持续借助外力作用（光能，电能）才能进行的化学反应。 二、自发反应和非自发反应 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 ①Na(s)+H2O(l)=NaOH(aq)+1/2H2(g) ②铁生锈：2Fe(s)+3/2O2(g)= Fe2O3(s) ③NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ④C(s)+O2 (g)=CO2(g) ⑤CH4(g)+2O2 (g)=CO2(g)+2H2O(l) ∆H= -184kJ/mol ∆H= -824kJ/mol ∆H= -57.3kJ/mol ∆H= -393.5kJ/mol ∆H= -890.3kJ/mol 大多数自发反应为放热反应。 交流 · 研讨 19 世纪，一些化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 放热 反应物 生成物 焓 反应过程 △H＜0 三、反应焓变与反应方向 体系趋向于从能量高的状态转变为能量低的状态，因此反应放热有利于反应自发进行。 很多自发的化学反应都是焓减的过程，即ΔH＜0 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 1、对于C(s)+ O2(g)=CO2 (g) △H =-393.5kJ/mol ，有同学认为这个过程不能自发，因为需要点燃，你怎么看？ 2、为什么有些放热反应需要持续加热呢？例如：H2(g) + CuO(s) = Cu(s) + H2O(1) △H=-128.5KJ/mol 交流 · 研讨 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 Ea很小，常温即能自发。 Ea稍大，但Ea＜△H，给予外界条件一经引发后即能自发。 Ea稍大，且Ea＞△H，需持续给予外界条件才能自发。 反应物 Ea △H 生成物 反应进程 能量 反应物 Ea △H 生成物 反应进程 能量 反应物 Ea △H 生成物 反应进程 能量 0 小结：自然之法如此神奇，正是很多燃烧反应会遇到“活化能”的壁垒。才使得富含有机物的生命体在富含氧气的大气中没有“自燃”。 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 例1、下列说法中正确的是（ ） A、能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B、非自发进行的反应一定不可能发生反应 C、能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D、常温下，2H2O===2H2+O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应 电解 C 课堂例题 KE TANG LI TI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 交流 · 研讨 19 世纪，一些化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) ∆H ﹥0 这些反应是吸热反应，但在常温下能自发进行。 【结论】焓减有利于反应自发进行，但不是唯一的因素。 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) Δ H=+109.8kJ/mol NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+CO2(g)+ H2O(l) Δ H=+31.4kJ/mol 交流 · 研讨 NH4HCO3(s) + CH3COOH(aq) =CO2(g) + CH3COONH4(aq) + H2O(l) ΔH = +37.30 kJ·mol-1 19 世纪，一些化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 固体硝酸铵、氢氧化钠、氯化钠和蔗糖都能溶于水，是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？ NaCl晶胞 Cl- Na+ 有序 无序 自发 无序程度低 无序程度高 交流 · 研讨 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 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。 有序 无序 自发 无序程度低 无序程度高 交流 · 研讨 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 1、熵：描述体系无序程度的物理量。符号：S。 四、反应熵变与反应方向 体系无序程度越大，熵值越大。 2、同一物质的熵值与其存在状态有关。 S（g） ____ S（l）____ S（s） ＞ ＞ 对于一个由大量粒子组成的体系，人们定义了一个物理量——熵 3、不同物质的熵值不同。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 判断下列反应熵变大小 1、N2 + 3H2 = 2NH3 2、2C + O2 = 2CO 3、CaCO3 = CaO + CO2 △S＜0 △S＞0 △S＞0 化学反应中，生成气体越多混乱度越大，即△S＞0。 方法 · 技巧 化学反应存在着熵变。反应的熵变（entropy change）ΔS 为反应产物的总熵与反应物的总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。 △S=S生成物总熵－S反应物总熵 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 体系趋向于从无序程度低的状态转变为无序程度高的状态，因此反应无序程度增大有利于反应自发进行。 很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0 Zn(s)+H2SO4(aq) = ZnSO4(aq)+H2(g) 2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) 四、反应熵变与反应方向 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 2H2O2(aq) = 2H2O(l) + O2(g) ΔS = +57.2 J·mol-1·K-1 NH4HCO3(s) + CH3COOH(aq) = CO2(g) + CH3COONH4(aq) + H2O(l) ΔS = +184.0 J·mol-1·K-1 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) ΔS = +169.6 J·mol-1·K-1 C(s，石墨) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) ΔS = +133.8 J·mol-1·K-1 思考 · 讨论 许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行；有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。 那么，是不是只有熵增加的反应才能自发进行呢？ 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 所有的自发反应一定是熵增加的反应吗？ 4Fe(OH)2(s) + O2(g) + H2O (l) ＝ 4Fe(OH)3(s) ΔH = -444.3 kJ·mol-1 有些熵减的过程也可自发进行，即ΔS＜0 【结论】熵增有利于反应自发进行，但不是唯一的因素。 自发反应的方向 与 焓变 和 熵变 有关。 思考 · 讨论 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 五、用焓变和熵变综合判断化学反应的方向 研究表明，在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH - TΔS。 ΔH - TΔS < 0 反应正向能自发进行 ΔH - TΔS = 0 反应达到平衡状态 ΔH - TΔS > 0 反应正向不能自发进行 上述判据可表述为：在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着ΔH - TΔS < 0的方向进行，直至达到平衡状态。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 已知，在298 K、100 kPa 下，ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5 J·mol-1·K-1。 联想 · 质疑 不过，该反应需要使用催化剂来加速。通常使用贵金属作为催化剂，将其装入汽车尾气净化器中，并将净化器与汽车尾气排放管道连接在一起。利用这个装置，人们可以有效地将汽车尾气中的污染物NO(g) 和CO(g) 同时除去。 ΔH－TΔS＜0，因此室温下反应能正向自发进行。 对于反应：2NO(g) + 2CO(g) ＝ N2(g) + 2CO2(g) ΔH－TΔS＝ －687.9kJ·mol-1 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 资 料 在 线 反应方向的吉布斯自由能判据 吉布斯自由能（ 符号G）的定义式为G ＝ H －TS。ΔG 为反应的吉布斯自由能变：ΔG ＝ ΔH - TΔS，表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力。在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，反应的方向可依据ΔG 来判断： ΔG ＜ 0　反应正向能自发进行 ΔG ＝ 0　反应达到平衡状态 ΔG ＞ 0　反应正向不能自发进行 在以上条件下，自发反应总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行，直至达到平衡状态。 探究新知 TAN JIU XIN ZHI 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 五、用自由能判断化学反应的方向 △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 △G = △H - T△S 自由能判据 知识总结 ZHI SHI ZONG JIE 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 练习1、下列过程是非自发的是（ ） A、水由高处向低处流 B、氯气和溴化钾溶液的反应 C、铁在潮湿空气中生锈 D、室温下水结成冰 D 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 练习2、以下判断正确的是（ ） A、C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H＞0，该反应常温下不能自发 B、2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s) △H＜0，该反应高温才能自发 C、自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 D、放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 A 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 练习3、下列关于判断过程的方向的说法正确的是（ ） A、所有自发进行的化学反应都是放热反应 B、自发反应在任何条件下都能发生 C、由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程 D、同一物质的固，液、气三种状态的熵值相同 C 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 练习4、对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是（ ） A、非自发过程在一定条件下可能变成自发过程 B、若△H>0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行 C、若△H＜0，△S>0，任何温度下都能自发进行 D、需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程 D 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 练习5、已知“凡气体分子总数增大的反应一定是熵增加的反应”。下列反应一定能自发进行的是（ ） A、2O3(g)=3O2(g) ∆H<0 B、2CO(g)=2C(s)+O2 (g) ∆H>0 C、N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) ∆H<0 D、CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ∆H>0 A 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 练习6、下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是（ ） A、1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)] B、常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 C、放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 D、2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关 B 课堂演练 KE HOU YAN LIAN 新课导入| 探究新知| 课堂例题| 知识总结| 课堂演练 学习完毕 感谢聆听 THANKS FOR YOUR WATCHING 学科网苏老师化学工作室 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$