2.2 第1课时 化学反应的方向(课件PPT)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（苏教版2019）

第二单元　化学反应的方向与限度 第1课时　化学反应的方向 专题2　化学反应速率与化学平衡 栏目索引 基础落实·梳理必备知识 重难探究·提升关键能力 学以致用·发展学科素养 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 一、自发过程和自发反应 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。 (2)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，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 2．自发反应：在一定条件下能____________的反应。 自动进行 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 二、化学反应进行方向的判据 1．焓判据 放热反应过程中体系能量______，具有自发进行的倾向，因此可用______来判断反应进行的方向。 降低 焓变 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．熵判据 (1)熵 衡量一个体系混乱度的物理量。熵值越大，_________越大。符号为___。 (2)熵增原理 在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵______，即熵变(符号ΔS)______零。 混乱度 S 增大 大于 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)熵判据 体系有自发地向混乱度______(即______)的倾向，因此可用______来判断反应进行的方向。 增大 熵增 熵变 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究__化学反应进行的方向   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。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 人们提出通过以下反应来处理汽车尾气的设想：2NO(g)＋2CO(g)=== N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.8 kJ·mol-1，ΔS＝－197.5 J·mol-1·K-1，请判断该设想是否可行，并说明理论依据。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)你对S、ΔS是如何理解的？ 提示：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。反应前后熵值的变化称为反应的熵变(ΔS)。若发生变化后体系的混乱度增大，则该过程的ΔS>0；反之，ΔS<0。 (2)反应熵变与反应方向有怎样的关系？ 提示：熵变是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不能直接用熵增大(ΔS>0)或熵减小(ΔS<0)来判断化学反应能否自发进行。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)反应焓变与反应方向之间的关系是什么？ 提示：大多数自发进行的反应是放热反应，有些吸热反应也能自发进行，所以反应焓变是与反应能否自发进行有关的因素之一。 (4)如何判断一个反应能否自发进行？ 提示：如果反应的ΔH<0、ΔS>0，则反应一定能自发进行；如果反应ΔH>0、ΔS<0，则反应一定不能进行；如果反应的ΔH<0、ΔS<0，则反应在较低温度下能自发进行；如果ΔH>0、ΔS>0，则反应在较高温度下能自发进行。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．焓变与反应方向 (1)大多数放热反应可以自发进行 例如，酸碱中和反应、H2的燃烧反应、Zn与CuSO4溶液的置换反应等放热反应都是能自发进行的。因此，放热反应具有自发进行的倾向，可以用焓变来判断反应进行的方向。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)有些吸热反应也可以自发进行 实例：①Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是ΔH>0的反应，该反应能自发进行。 ②2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　 ΔH＝109.8 kJ·mol-1 (NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝74.9 kJ·mol-1 以上两个反应能自发进行。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)结论 多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有些吸热反应也能自发进行，因此，焓变是反应进行方向的有关因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．熵变与反应方向 (1)自发过程进行的方向与“混乱度”有关 如右图所示，两个广口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。显然，上述过程是自发地从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向进行。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)影响熵(S)大小的因素 ①同一物质的熵在不同状态下熵值不同： S(g)>S(l)>S(s)。 ②熵值与物质的量的关系： 物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)熵变 ①概念：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS。 ②熵变规律 a．物质由固态―→液态―→气态的过程为熵增的过程，ΔS>0；反之为熵减的过程，ΔS<0。 b．气体物质的量增大的反应是熵增大的反应，ΔS>0；气体物质的量减小的反应是熵减小的反应，ΔS<0。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．化学反应进行方向的综合判断方法(拓展) (1)体系的自由能变化(ΔG，kJ·mol-1)不仅与ΔH、ΔS有关，还与温度T有关，其表达式为ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG是恒温、恒压下判断化学反应自发性的判据，其规律是 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)ΔH、ΔS与反应的自发性 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例】 某反应：A＋B===C在室温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是 (　　) A．ΔH＜0、ΔS＜0 B．ΔH＞0、ΔS＜0 C．ΔH＜0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＞0 A 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： ΔH＜0、ΔS＜0的反应在低温时能自发进行；ΔH＞0、ΔS＜0的反应一定不能自发进行；ΔH＜0、ΔS＞0的反应一定能自发进行；ΔH＞0、ΔS＞0的反应在高温时能自发进行。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (1)在利用ΔH－TΔS作为判据判断反应方向时，给出ΔH的单位通常为kJ·mol-1，ΔS的单位通常是J·mol-1·K-1，进行计算时应将二者的单位统一。 (2)利用ΔH、ΔS的符号和ΔH－TΔS进行推理，可以减少计算量。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2023·延安高二期末)工业上利用甲烷制取炭黑的反应是 (　　) ①CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH(298 K)＝74.848 kJ·mol-1 ΔS(298 K)＝80.674 J·mol-1·K-1 反应过程中容易发生副反应： ②2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g) ΔH(298 K)＝376.426 kJ·mol-1 ΔS(298 K)＝220.211 J·mol-1·K-1 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 下列说法正确的是 (　　) A．反应①在常温下就可以自发进行 B．焓变是副反应②自发进行的决定因素 C．制取炭黑允许的最低温度是927.8 K D．温度越高对制取炭黑越有利 C 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．在25 ℃、1.01×105 Pa下，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝56.7 kJ·mol-1能自发进行的合理解释是 (　　) A．该反应是分解反应 B．该反应的熵增效应大于焓变效应 C．该反应是熵减反应 D．该反应是放热反应 B　 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 该反应是吸热反应，但不能只用焓变来判断反应进行的方向。该反应是熵增反应，且能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应，B正确。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S B　 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行。若反应的ΔS＜0，反应能自发进行，则ΔH＜0，A、C错误，B正确；2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)属于分解反应，为吸热反应，ΔH>0，D错误。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．下列关于焓判据和熵判据的说法不正确的是 (　　) A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　 ΔH＝－444.3 kJ·mol-1　ΔS＝－280.1 J·mol-1·K-1在常温常压下能自发进行 C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1 200 K)下则能自发进行 D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发的 D　 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程，A正确；根据ΔG＝ΔH－TΔS＝－444.3 kJ·mol-1－298 K×(－280.1 ×10-3 kJ·mol-1·K-1)≈－360.83 kJ·mol-1＜0，此时焓变对反应的方向起决定性作用，常温常压下能自发进行，B正确；碳酸钙分解反应的ΔH＞0且ΔS＞0，同样根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知在高温下可自发进行，C正确；放热过程或熵增加的过程不一定都是自发进行的，有的反应需在外力作用下才能进行，D错误。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 试从热力学角度分析两种金属冶炼方法不同的原因。 已知：反应的ΔH－TΔS<0时反应能自发进行。 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 答案：用焦炭还原Al2O3所需温度太高，是不可能实现的，而用焦炭还原Fe2O3则可以实现。 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 课时梯级训练(10) 谢谢观看！ 课程标准 核心素养目标 1.知道化学反应是有方向的。 2．知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 1.变化观念与平衡思想：能运用焓变和熵变分析影响化学反应方向的因素，初步学会用焓变和熵变研究化学反应进行的方向。 2．证据推理与模型认知：能从定性与定量结合上收集证据，能通过定性分析和定量计算推出合理的结论，推断化学反应进行的方向。 2．下列对化学反应方向的说法正确的是 (　　) A．反应2A(g)＋B(g)===3C(s)＋D(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2Mg(s)＋CO2(g)C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0 4．高炉炼铁是目前世界上最主要的炼铁方法，常用焦炭还原Fe2O3，而目前最主要的炼铝方法是电解Al2O3和冰晶石的熔融物。已知298 K时Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝233.8 kJ·mol-1，ΔS＝0.279 kJ ·mol-1·K-1 2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)　ΔH＝2 171 kJ·mol-1，ΔS＝635.5 J·mol-1·K-1 根据反应能否自发进行的综合判据分析可知T>时该反应能自发进行。用C作还原剂还原Fe2O3时，若使反应能自发进行，则需要的温度T1>≈≈838.0 K；若用C作还原剂还原Al2O3时需要的温度T2>＝≈3 416.2 K。对比上述温度可知，用焦炭还原Al2O3是不可能实现的，故两种金属冶炼方法有差别。 $$