2.3 化学反应进行的方向 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三节 化学反应进行的方向 第二章 化学反应速率与化学平衡 学习目标 1.知道化学反应是有方向性的；知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向。 重点、难点 判断化学反应能否自发进行。 自主学习课本43页--46页。并回答以下问题： 1、什么是自发过程和化学反应的自发性？ 2、焓变及焓变对化学反应方向的影响？ 3、熵变及熵变对化学反应方向的影响？ 4、化学反应进行方向的复合判据？ 自学指导 定义：在一定条件下， 不需要借助外力就能自动进行的过程。 如自然界中水总是从高处往低处流 特点：体系趋向于从高能 状态转变为低能 状态。 在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向。 ③有方向性。即过程的某个方向在一定条件下自发进行，则其逆过程在该条件下肯定不自发。 1、自发过程： 一、自发过程与自发反应 常见的自发过程： ①自然界中水总是从高处往低处流； ②电流总是从高电势流向低电势； ③室温下冰块自动融化； ④墨水扩散； ⑤食盐溶解于水； ⑥火柴棒散落等。 定义：在给定条件下，一经引发即能自动进行到显著程度的反应。 常见的自发反应： 镁条燃烧；酸碱中和；C的燃烧; 铁器暴露在潮湿空气中会生锈； 甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧， 锌遇CuSO4溶液自动反应生成Cu和ZnSO4等 2、自发反应： 过程自发性的判断： 一看是否需要持续施加外力，如加热、通电 二看逆过程能否发生。 问题1：非自发过程一定无法发生吗？ 不，持续借助外力有可能发生 如：抽水泵将水抽出，电解水产生氢气 问题2：自发过程一定能发生吗? 不，可能需要引发条件 一个陌生的反应该如何判断它的自发性呢？ 二、化学反应进行方向的判据——焓判据 下列反应在一定条件下都能自发进行， 你知道原因吗？ ① C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol ② 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) △H=-882kJ/mol ③ C(s)+ O2(g)=CO2 (g) △H =-393.5kJ/mol 共同特点? 理解：能量越低越稳定，体系具有从高能态→低能态的倾向 △H＜0 1.△H<0，反应能自发进行 焓判据 焓减原理 想一想：“放热反应可以自发进行，吸热反应不能 自发进行”，你同意这种观点吗？ ①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) △H=+31.4kJ/mol ②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) △H=+109.8kJ/mol ③Ba(OH)2.8H2O与氯化铵 这些反应都是吸热反应，但在常温下能自发进行 思考：什么因素驱动了吸热反应的自发进行？ △H<0，反应能自发进行 焓判据 不是唯一判据 实验还发现，自发过程进行的方向还与“混乱度”有关。 如图2-10所示，两个集气瓶中分别盛有氯气和氢气，开始时中间用玻璃片隔开，当抽掉玻璃片后，可以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，最后两瓶中气体的颜色相同。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。又如，硝酸铵溶于水的过程可以自发进行。溶解前，NH和 NO;在硝酸铵晶体中有序地排列;溶解后，被水分子包围着的NH和NO,则在溶液中自由移动。显然，这些过程都是自发地从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向进行。 衡量体系混乱程度的物理量。符号： 单位：J /（mol∙k ) 注：体系混乱度越高，熵值就越大； 同一条件下，不同物质的熵不同； 同一物质，S(g) > S(l) > S(s) 熵变 △S =S (生成物)-S（反应物） >0 易自发进行，熵增原理 二、化学反应进行方向的判据——熵判据 (1)水蒸气冷凝成水 (2)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) (3) 2H2(g)+ O2(g) ＝2H2O (l) (4)2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) △S<0 △S>0 △S>0 △S<0 练习.试根据熵的定义，判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零。 同一物质：S(g)>S(l)>S(s) 固或液态物质→气态物质，体系的混乱度增大 较少的气态物质→较多的气态物质，体系的混乱度也增大 “熵”表示体系的混乱度，它的符号是“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) B 应用体验 ①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) △H=+31.4kJ/mol ②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) △H=+109.8kJ/mol 思考：什么因素驱动了吸热反应的自发进行？ △S>0，易自发进行 熵判据 △S>0 △S>0 思考与讨论：所有自发进行的化学反应都是熵增的？ 2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △S<0 NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s) △S<0 都可自发进行 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △S<0 ，反应不自发 △H<0，反应自发 化学反应进行方向的判据 I.阅读下列资料，总结化学反应进行的方向和哪些因素有关？ [资料]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。体系自由能变化（符号为△G，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： △G=△H-T·△S，G为吉布斯自由能。 特别提醒：T为热力学温度（T=t+273.15）,永远为正值！ 复合判据 ∆G = ∆ H – T·∆ S 当ΔG<0， 反应能自发进行； 当ΔG＝0，反应处于平衡状态； 当ΔG>0， 反应不能自发进行。 反应能否自发进行 ＜０ ＞０ ＞０ ＜０ ＞０ ＞０ ＜０ ＜０ H Ｓ Ｇ ＜０ ＞０ 高温时＜０ 低温时＜０ 自发进行 不自发进行 高温自发 低温自发 △S △H 自发进行 不自发进行 ∆H<0 , ∆S>0 ∆H>0 , ∆S<0 ∆H>0 , ∆S>0 高温自发 ∆H<0 , ∆S<0 低温自发 练习1、某化学反应其△H= —122 kJ·mol-1， ∆S=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 2、 250C和1.01×105Pa时， 反应 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）； △H=＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是∶（ ） A、是吸热反应； B、是放热反应； C、是熵减少的反应； D、熵增大效应大于能量效应。 D 3.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2 (g) CH3OH(g) +H2O(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 应用体验 3.(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ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：_______________________________________________________。 (2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO＋2CO===2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH____(填“＞”“＜”或“＝”)0。理由是______________________________________________________________。 不能实现，因为该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，反应不可能自发进行 ＜ 该反应ΔS＜0，且能自发进行，即ΔG＝ΔH－TΔS＜0，由此可知ΔH＜0 化学反应进行的方向 复合判据 熵判据 焓判据 课堂小结 焓减有利于反应自发 熵增有利于反应自发 ∆ G = ∆ H – T ·∆ S<0，反应自发 $$