2.3 化学反应的方向 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 化学反应的方向 选择性必修1 第二章 化学反应速率与化学平衡 学习目标: 1.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。 读课本43-45页，完成下列问题： 什么是自发过程？什么是自发反应？ 焓判据与什么有关？ 焓判据认为什么过程可以自发进行？ 熵判据与什么有关？ 熵判据认为什么过程可以自发进行？ 一、自发过程 水从高处流向低处 冰融化 墨水扩散 气体的扩散 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。 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！ 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 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 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 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。 二、焓判据 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 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ·mol-1 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 【归纳小结】 △H＜0的反应有自发进行的倾向 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 能量判据（焓判据）∶体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量即△H ﹤0）。 结论：△H < O有利于反应自发进行， 但自发反应不一定要△H < O 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g) 焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。 △H ﹥ O 三、熵判据 定义：描述体系混乱度的物理量（熵） 符号：S 【规律】1、体系混乱度越大，熵值越大； 熵增原理：体系有自发向混乱度增加的方向变化的倾向 2、△S = S生成物总熵－S反应物总熵 3、△S越大，越有利于反应自发进行 1、同一物质气态时熵值最大，液态较小，固态时最小。 2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应。 导致混乱度增加的一些因素 冰 水 水蒸气 47.9J mol-1K-1 69.9J mol-1K-1 188.7J mol-1K-1 【归纳小结】 △S>0的反应有自发进行的倾向 反应物 生成物 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断过程的方向的又一个因素，又称为熵判据。 判断下列过程的熵变大于零还是小于零 ① H2O(s)→H2O(l)→H2O(g) ② NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq) ③    N2(g)+3H2（g）= 2NH3(g) ④ CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 大于零 小于零 大于零 大于零 思考交流： 根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓 变、熵变与反应方向 焓变 熵变 能否自发 ①NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) ②NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g) ③NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g) 加热 反应能否自发还与温度有关 要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S <0 <0 能 >0 >0 不能 >0 >0 能 四、复合判据 △G = △H - T△S （ G：吉布斯自由能 T：热力学温度) △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 【反应进行方向的判断方法】 温度与反应方向的关系 △H ＜0 △S>0 △H >0 △S ＜0 △H △S △H >0 △S>0 △H ＜0 △S ＜0 高温下反应能自发进行 所有温度下都能自发进行 低温下反应能自发进行 所有温度下都不能自发进行 △G=△H—T △S 2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) △H = -78.03 kJ·mol-1 △S = +494.4 J·mol-1·K-1 CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g) △H = +110.5 kJ·mol-1 △S = -89.36 J·mol-1·K-1 判断下列反应能否自发进行 所有温度都能自发 所有温度都不能自发 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s) △H = -444.3kJ·mol-1 △S = -280.1 J·mol-1·K-1 △H (298K)= +178.2 kJ·mol-1 △S (298K)= +169.6 J·mol-1·K-1 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g) 低温能够自发 高温能够自发 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 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 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 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 $$