2.3 化学反应方向-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（人教版2019选择性必修1）

第二章 第三节 化学反应的方向 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 化学反应的方向 1.了解自发反应和非自发反应的含义，能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。 2.了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，利用焓变和熵变综合判断化学反应进行的方向(重、难点)。 核心素养学习目标 创设情境 3 任务一 认识自发过程、自发反应 【基本观念】物质总是趋向于能量最低。能量越低，越稳定。 人们发现，自然界中的自发过程都朝着能量降低的方向进行。能量越低，系统的状态就越稳定，化学反应一般也符合上述能量最低原理。的确，许多放热反应在一定温度、压强条件下，能够自发进行。 任务一 认识自发过程、自发反应 【学习理解】 自发过程：一定条件下，不借助外力就可自发进行的过程。 【概念辨析】 【问题1】自发过程与自发反应有何区别？ 【问题2】想想，什么是非自发过程（反应）？ 【问题3】如何理解自发？是否在25℃、101kPa，能自发进行的反应就是自发反应？ 自发反应：在一定条件下，不需外界帮助就能自动进行的反应。 【资料卡片】 【归纳总结】 对自发反应中“一定条件”的理解 (1)包括能加快化学反应速率的条件，如“搅拌、研磨”等。 (2)包括反应开始时需要、开始后就不再需要的条件，如“点燃、光照、加热、高温”等。 任务一 认识自发过程、自发反应 (1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？ 也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)非自发反应一定不能发生吗？ 在一定条件下能发生。 任务一 认识自发过程、自发反应 【评价训练】 任务一 认识自发过程、自发反应 【联系生活】列举你知道哪些反应是自发反应呢？ 金属生锈 食物腐败 【研究价值】你知道研究自发反应的意义吗？ (1)自发反应可被用来做“有用功”。 如H2的燃烧可设计成燃料电池 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。 如电解水 任务一 认识自发过程、自发反应 【评价训练】 1.下列过程中属于自发过程的是________________________(填序号)。 ①铵盐的溶解　②烧碱与盐酸反应　③Zn与稀H2SO4反应　 ④将地下水抽至地面　⑤Mg在空气中燃烧　 ⑥铝热反应　⑦墨水在水中的扩散　⑧电解熔融的氯化钠 ①②③⑤⑥⑦ 任务二 判断反应进行的方向 【资料卡片】 【认识过程1】自发反应的一种驱动力——焓判据 若 △H<0（放热反应），正向反应能自发进行； 若 △H>0（吸热反应），正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 △H＜0 【思考总结】从能量角度，想想自发反应的能量变化规律是什么？ 任务二 判断反应进行的方向 【批判思考】只有放热反应才能自发进行吗？谈谈你的认识。 【归纳反思】只从焓（能量）角度判据反应进行方向，是有局限性的。 1. 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s) =NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) △H>0 2. (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g) △H>0 【发现问题】 吸热反应且自发进行 任务二 判断反应进行的方向 【阅读思考】阅读教材p43—44，找出什么是熵？什么叫熵增？ 【学习理解】 熵——用来度量体系混乱程度的物理量。符号S 熵变——生成物与反应物的熵值之差。符号ΔS 【阅读思考】如何描述物质的熵值大小？ ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。熵变ΔS>0。 ②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。 ③同一反应中，不同物质的熵值，高中阶段没有具体比较，但通常认为：气体分子数（物质的量）增加，属于熵增加的反应， ΔS>0 。 12 任务二 判断反应进行的方向 【资料卡片】 【认识过程2】自发反应的另一种驱动力——熵判据 若 △S<0（熵减反应），正向反应不能自发进行； 若 △S>0（熵增反应），正向反应能自发进行，而逆向反应不能自发进行。 任务二 判断反应进行的方向 【资料卡片】 【批判思考】只有熵增反应才能自发进行吗？根据“资料卡片”，谈谈你的认识。 【归纳总结】 ①自发进行的化学反应大多是熵增加的反应；有些熵减小的化学反应也能自发进行。 不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。 ②与环境既没有物质交换也没有能量交换的孤立体系或绝热体系， 自发过程总向着熵增加的方向进行。 (1)反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS____(填“>”“<”或 “＝”，下同)0，常温下___(填“能”或“不能”，下同)自发进行。 (2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)该反应的ΔS____0，常温下_____自发进行。 (3)自发反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS____0。 (4)二氧化碳通入澄清的石灰水的反应Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)____自发进行。其ΔS____0。 > 能 > 能 < 能 < 任务二 判断反应进行的方向 【评价训练】 【深入反思】焓变和熵变都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑焓变和熵变。 任务二 判断反应进行的方向 【问题解决】阅读教材p44—45，以及p45“资料卡片”——自由能与化学反应的方向。找出判断化学反应进行方向的方法。 (1)吉布斯自由能变：ΔG＝ΔH－TΔS (ΔG单位: kJ·mol－1； T: 开尔文温度，单位K) ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，反应的方向依据ΔG来判断。 ΔG<0，反应正向能自发进行 ΔG=0，反应到达平衡状态 ΔG>0，反应正向不能自发进行，则逆向自发。 (2)反应方向与自由能的关系 【认知过程3】判断化学反应进行方向的复合判据——吉布斯自由能变 任务二 判断反应进行的方向 【认知过程3】根据化学反应进行方向的复合判据——吉布斯自由能变，讨论下列反应能自发进行的温度条件 化学反应方向的判断方法 类型 ΔH ΔS ΔG 反应的自发性 1 <0 >0 <0 2 >0 <0 >0 3 <0 <0 4 >0 >0 正负决定于温度 任意温度一定能自发 一定不能自发 低温能自发 高温能自发 任务二 判断反应进行的方向 【评价训练】 1.正误判断 (1)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向 (2)自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速发生 (3)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程 × × √ 2.查阅资料可知2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.8 kJ·mol－1、 ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1。试着分析该反应室温(298 K)下能否自发进行？ 该反应室温时，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9 kJ·mol－1<0，能自发进行。 任务二 判断反应进行的方向 【评价训练】 3.已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　ΔS＝＋160.4 J·mol－1·K－1，则 (1)该反应_____(填“能”或“不能”)正向自发进行。 (2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为_________。 ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1＞0 不能 1 111.6 K 本课结束 今日作业 第二章 第三节 第1课时 化学反应的方向 2.已知：①2H2＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2H2O；②2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2H2↑＋O2↑。①是自发反应，②是非自发反应，通过对上述反应的分析，思考： 根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应可正向自发进行，则有T＞eq \f(ΔH,ΔS)≈1 111.6 K。 $$