2.3 化学反应的方向 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

化学反应的方向 THE DIRECTION OF CHEMICAL REACTION 化学反应的方向 高山流水 火柴散落 冰块融化 品红扩散 共同点:这现象都是自发进行的。 什么是自发进行的反应？ 化学反应的方向 点燃属于自发，通电属于非自发。无需外力帮助的反应。 3 1.下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？它们有何共同特点？ C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5kJ·mol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -822 kJ·mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) △H = -1648.4 kJ·mol-1 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) △H = -546.6 kJ·mol-1 2.从能量角度分析它们为什么可以自发进行？ 化学反应的方向 化学反应的方向 能量判据（焓判据）∶ 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 △H＜0 自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H﹤0），即△H＜0的反应有自发进行的倾向。 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 化学反应的方向 化学反应的方向 1.定义：熵是衡量体系混乱度大小的物理量 2.符号和单位：S，常用单位：J/(mol·K) 3.影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大 ①对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s) 化学反应的方向 ②产生气体和气体物质的量增加的反应： △S＞0 ③溶解、扩散的过程： △S＞0 4.熵变：发生化学反应时物质熵的变化成为熵变，符号为ΔS， 计算方法：ΔS=生成物总熵-反应物总熵 5.用熵判据判断反应进行的方向：体系有自发向混乱度增加的方向变化的倾向。(即熵增△S＞0) 化学反应的方向 【课堂练习】 1.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。 (1)水蒸气冷凝成水 (2)硫酸铜溶于水 (3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) (4) 2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) (5)2H2(g) + O2(g) ＝2H2O (l) △S<0 △S<0 △S>0 △S>0 △S>0 化学反应的方向 判断以下自发进行的反应的熵变 Zn(s) + H2SO4(aq) = Zn SO4(aq) + H2(g) 2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g) 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) △S<0 △S<0 △S>0 △S>0 【课堂练习】 化学反应的方向 熵减小的反应一定非自发吗？ 11 变化 方向 ⊿H ⊿S 常温 Zn(s)+2HCl(aq)=ZnCl2(aq)+H2(g) 常温6CO2(g)+6H2O(l)→C6H12O6(s)+6O2(g) ⊿H＞０ 常温 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) 常温 C(s) +CO2 (g) =2CO(g) 自发 非自发 自发 非自发 >0 <0 <0 >0 <0 >0 >0 <0 光 化学反应的方向 ⊿H < 0 ⊿S > 0 反应恒自发 ⊿H > 0 ⊿S < 0 反应恒不自发 ⊿H < 0 ⊿S < 0 ？ ⊿H > 0 ⊿S > 0 ？ 焓变 熵变 反应的自发性 化学反应的方向 变化 方向 ⊿H ⊿S NH4Cl (s)= NH3(g)+HCl(g) 自发 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) 自发 焓变 熵变 反应的自发性 ⊿H < 0 ⊿S < 0 低温自发 ⊿H > 0 ⊿S > 0 高温自发 化学反应的方向 高温 低温 >0 >0 ＜0 ＜0 我们可利用数学上的象限表示不同情况下的反应自发情况。找出四个象限，反应的自发情况。 H Ｓ 高温自发 非自发进行 低温自发 自发进行 化学反应的方向 【交流讨论】 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。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。 15 1.复合判据（自由能判据） 在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是 △G = △H - T△S 2. 反应进行方向的判断方法： △G ＜ 0 反应能自发进行 △G ＞0 反应不能自发进行 △G ＝0 反应达到平衡状态 化学反应的方向 H Ｓ Ｇ 反应在该状况下能否自发进行 ＜0 ＞0 ＞0 ＜0 ＞0 ＞0 ＞0 ＜0 ＜0 自发进行 ＞0 不自发进行 低温时＞0,高温时＜0 低温时＜0,高温时＞0 低温不自发,高温自发 低温自发,高温不自发 化学反应的方向 【交流讨论】 TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) TiCl4(l) +2Mg(s)=Ti(s)+2MgCl2(s) 化学反应具有方向性 钛的冶炼 TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ⊿H=+161.9kJmol-1 ⊿S=-38.4J mol-1K-1 TiO2(s)+2Cl2(g) + 2C(石墨) =TiCl4(l)+2CO(g) ⊿H=-59.2kJmol-1 ⊿S=+141.0J mol-1K-1 2C(石墨）+O2(g)=2CO(g) ⊿H=-110.5kJmol-1 ⊿S=+89.7J mol-1K-1 化学反应的方向 1.下列说法正确的是(　　) A．ΔH<0，ΔS>0，所有温度下反应能自发进行 B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应 C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 D．自发反应一定不需要任何条件就容易发生 A 青铜 1．已知：△G＝△H﹣T△S，当△G＜0，反应能自发进行，△G＞0反应不能自发进行。生产合成气的反应：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）在高温时才能自发进行。下列对该反应过程的△H、△S判断正确的是(　　) A．△H＞0，△S＜0 B．△H＜0，△S＜0 C．△H＞0，△S＞0 D．△H＜0，△S＞0 C 青铜 2.反应CH3OH(l)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔH－TΔS＜0 白银 A 4.下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A．反应3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)在一定条件下能自发进行，说明该反应的ΔH＞0 B．常温下反应2Na2SO3(s)＋O2(g)=2Na2SO4(s)能自发进行，则ΔH＜0 C．反应2Na2O2(s)＋2CO2(g)=2Na2CO3(s)＋O2(g)能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．一定温度下，反应2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH＜0 B 铂金 $$