第2章 第1节 化学反应的方向（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

第二章　化学反应的方向、限度与速率 第一节　化学反应的方向 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 目录 contents Part 01 夯基固本 新知探究 Part 02 检测效果 素养提升 Part 03 课时作业 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 夯基固体 新知探究 返回导航 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 外部力量 高处 高 低处 低 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 体系的无序程度 S 体系的无序程度 越大 ＞ 不同 反应产物的总熵 反应物的总熵 ΔS＝S(反应产物)－S(反应物) 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 正值 增加 负值 减小 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 不能 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 温度 压强 < 平衡 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 检测效果 素养提升 返回导航 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 课时作业（八） 点击进入 word 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 谢谢观看 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 学习目标 核心素养 1.了解自发和非自发过程、熵与熵变的概念；了解焓判据、熵判据的含义。2.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 1.宏观辨识：能结合宏观的事实认识自发过程与自发反应。2.变化观念：通过物质及其变化都有向能量最低和平衡状态变化的趋势，形成物质的变化需要一定的条件，并遵循一定规律的观念。3.模型认知：能认识到焓判据和熵判据的局限，能用复合判据分析和解决化学问题。 知识点一　反应焓变、熵变与反应方向 1．自发过程 (1)概念：在等温、等压条件下，不借助光、电等 就能自动进行的过程称为自发过程；反之称为非自发过程。 (2)实例：水由 流向 的过程、热由 温物体传向 温物体的过程都属于自发过程。 2．反应焓变与反应方向 (1)能自发进行的化学反应多数是放热反应，ΔH＜0。 (2)有些吸热反应在室温下能自发进行，还有一些吸热反应在较高温度下能自发进行。 (3)反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 (1)自发反应实际上不一定能够发生，非自发反应在一定条件下也可能发生。 (2)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应；而自发反应一定是自发过程。　　 3．反应熵变与反应方向 (1)熵及其影响因素 ①概念：描述 的物理量。符号为 。 ②特点： 越大，体系的熵值就 。 ③影响因素： a．同一物质S(高温) S，(低温)，S(g)>S(l)>S(s)。 b．相同条件下，不同物质的熵值 。 (2)熵变 ①概念： 与 之差。 ②计算公式： 。 ③正负判断依据： a．气体体积增大的反应，熵变通常都是 ，是熵 的反应。 b．气体体积减小的反应，熵变通常都是 ，是熵 的反应。 (3)熵变与反应方向 ①熵增加有利于反应的自发进行。 ②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 ③熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 eq \a\vs4\al([名师点拨]) (1)相同条件的不同物质，分子结构越复杂，熵越大。 (2)S混合物>S纯净物。　　 (2)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。 (3)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。 (4)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。 [思考探究] (2)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。 (3)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。 (4)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。 (1)放热反应是否都能自发进行？吸热反应是否都不能自发进行？ 提示：否　多数放热反应为自发进行的反应。否　有些吸热反应能自发进行。 (2)能否仅用反应焓变来判断反应能否自发进行？ 提示：不能　ΔH<0，有利于反应自发进行，但不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 2．请观察下列反应，思考以下问题。 ①2H2O2(aq)===2 H2O(l)＋O2(g) ②NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ③C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ④CaCO3(s) eq \o(=====,\s\up15(高温))CaO(s)＋CO2(g) ⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔS＝－39.4 J·mol-1·K-1 (1)判断①～④的ΔS是的正负，并解释理由。 提示：①～④反应后生成气体，熵增加，ΔS＞0。它们均产生气体，体系的无序程度增大。 (2)熵增反应一定能自发进行吗？熵减反应一定不能自发进行吗？ 提示：熵增反应不一定能自发进行，如④在常温下不能自发进行；有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如反应⑤在高温下能自发进行。 (3)判断熵变ΔS与能否自发进行的关系？ 提示：ΔS＞0有利于反应自发进行，但不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 1．一般产生气体或气体物质的量增多的化学反应，体系的无序程度会增加，反应的熵值增加，有利于反应的自发进行。 2．ΔH<0，有利于反应自发进行，ΔS＞0也有利于反应自发进行；不能只简单地用焓变和熵变中的一个来判断同一个化学反应的方向。 [典例1]　下列说法正确的是(　　) A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 B．熵减小的化学反应不能自发进行 C．有气体生成的反应一定是熵增大的反应 D．“冰，水为之，而寒于水”，水结冰过程中ΔH<0，ΔS<0 [解析]　反应能否自发进行取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能自发进行，A错误；反应自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行，B错误；有气体生成的反应，反应前后气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，C错误；同种物质，液态的能量大于固态，水结成冰的过程是熵减小的过程，即ΔS<0，且该过程是放热过程，即ΔH<0，D正确。 [答案]　D 1．下列反应可用焓变来解释的是(　　) A．氢氧化钡与氯化铵反应 B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol-1 C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3 (s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol-1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 解析：选D　焓变可以用来解释放热过程的自发性，前三项中的反应均为吸热反应。 知识点二　用焓变与熵变综合判断反应方向 1．化学反应方向的判据 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关又与反应熵变有关。研究表明，在等温、等压即除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH－TΔS。 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行,ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态,ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行)) 2．文字表述 在 、 一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS 0的方向进行，直至达到 状态。 [思考探究] 已知在100 kPa、298 K时，石灰石的分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2 (g)　ΔH＝＋178.2kJ·mol-1，ΔS＝169.6 J·mol-1·K-1。 1．该反应在常温、常压下不能自发进行，但在高温条件下能自发进行。该反应的焓和熵的变化情况如何？由此你能得到什么启发？ 提示：该反应是一个ΔH>0、熵增加的反应，常温下不能自发进行，但在高温条件下能自发进行，说明反应焓变、熵变都是影响化学反应方向的一个因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．你能根据已知条件通过计算判断说明，常温常压条件下该反应不能自发进行的原因吗？ 提示：因为ΔH－TΔS＝178.2 kJ·mol-1－298 K×169.6×10-3 kJ·mol-1·K-1≈127.665 kJ·mol-1>0，所以该反应不能自发进行。 3．据“2”中的数据分析，温度能否成为反应方向的决定因素？ 提示：因该反应ΔH>0，ΔS>0，且焓变和熵变的数值相差不大，故温度能影响反应进行的方向。 4．温度若能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度是多少？ 提示：据ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，则有： T＞ eq \f(ΔH,ΔS)＝ eq \f(178.2 kJ·mol-1,169.6×10-3kJ·mol-1·K-1)≈1111.6 K， 所以CaCO3自发进行分解的最低温度为1111.6 K。 5．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝－113.0 kJ·mol-1，ΔS＝145.3 J·mol-1·K-1。该反应能否用于消除汽车尾气中的NO？理由是什么？ 提示：能；该反应的ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol-1－298 K×(－145.3×10-3 kJ·mol-1·K-1)＝－69.7kJ·mol-1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以能用于消除汽车尾气中的NO。 1．反应方向的吉布斯自由能判据 (1)吉布斯自由能 ①符号：G　②定义式：G＝H－TS。 (2)吉布斯自由能变(ΔG) ①含义：表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力。 ②表达式：ΔG＝ΔH－TΔS (3)在等温、等压即除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可依据ΔG来判断。 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ΔG＜0反应正向能自发进行,ΔG＝0反应达到平衡状态,ΔG＞0反应正向不能自发进行)) 在以上条件下，自发反应总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行，直至达到平衡状态。 2．反应方向判据的相关规律 (1)放热的熵增加的反应一定能自发进行。 (2)吸热的熵减小的反应一定不能自发进行。 (3)当反应的焓变和熵变的影响相反时，如果二者大小相差悬殊，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 (4)如果反应的焓变和熵变的影响相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性的作用。 3．焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 (1)一般结论 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下均自发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下均非自发进行 ＋ ＋ 低温为正， 高温为负 低温时非自发，高温时自发 － － 低温为负， 高温为正 低温时自发，高温时非自发 (2)象限表示方法 eq \a\vs4\al([名师点拨]) (1)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后气体物质的化学计量数相对大小。 (2)ΔH与ΔS共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。　　 [典例2]　对反应的方向起作用的因素的判断中，不正确的是(　　) A．有时焓变对反应的方向起决定性作用 B．有时熵变对反应的方向起决定性作用 C．焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素 D．任何情况下，温度都不可能对反应的方向起决定性作用 [答案]　D [解析]　当焓变和熵变对反应方向的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。 2．某反应A＋B===C＋D在低温下能自发进行，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 解析：选C　ΔH<0，ΔS>0，一定存在ΔH－TΔS<0，在任何温度下反应都能自发进行，故A不符合题意；ΔH>0，ΔS>0，高温下ΔH－TΔS<0，则反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，故B不符合题意；ΔH<0，ΔS<0，低温下反应能自发进行，高温下不能自发进行，故C符合题意；ΔH>0，ΔS<0，一定存在ΔH－TΔS>0，反应在任何温度下都不能自发进行，故D不符合题意。 [课堂检测] 1．下列说法正确的是(　　) A．非自发反应一定不能实现 B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行 解析：选C　反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件下可以发生，选项A错误；熵是指体系的混乱度，同种物质气态熵大于液态大于固态，即同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小，选项B错误；反应能自发进行说明：ΔH－TΔS<0，由方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应的ΔS<0，要使：ΔH－TΔS<0，所以必须满足ΔH<0，选项C正确；恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应的ΔH－TΔS<0，反应一定可以自发进行，选项D错误。 2．在25 ℃、1.01×105Pa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 解析：选B　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项正确。 3．对于平衡体系mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，下列结论正确的是(　　) A．若此反应为放热反应，则该反应在任何条件下均可自发进行 B．若m＋n<p＋q，则此反应的ΔS>0 C．若此反应的ΔH>0、ΔS<0，则该反应在任何条件下均可自发进行 D．无论m＋n与p＋q的大小关系如何，该反应过程均是熵增加的过程 解析：选B　放热的熵增反应才能在任何条件下均可自发进行，A、C项错误；气体分子数增加，反应的ΔS>0，故B项正确。 4．已知反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变化，下列说法中正确的是(　　) A．低温下才能自发进行 B．高温下才能自发进行 C．任何温度下都能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行 解析：选C　已知反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0，所以ΔH－TΔS<0，即反应在任何温度下都能自发进行。 5．下列在常温下能自发进行的反应，既能用焓判据解释又能用熵判据解释的是(　　) A．HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s) B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) C．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 解析：选C　A项，两种气体生成一种固体，熵减小，不能用熵判据解释，不符合题意；B项，该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意；C项，该反应是放热反应，能用焓判据解释，同时，固体与液体反应生成了气体，熵增加，也能用熵判据解释，符合题意；D项，NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应生成NH3，熵增加，能用熵判据解释，但该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意。 6．(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)　ΔH＝－402.0 kJ·mol-1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ·mol-1，若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于________。 (2)已知：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝44.0 kJ·mol-1，ΔS＝118.8 J·mol-1·K-1。则水的沸点是________。 (3)已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH＝1.895 kJ·mol-1，ΔH－TΔS＝2.866 kJ·mol-1，又已知石墨的熵S石＝5.694 J·mol-1·K-1，则金刚石的熵S金＝________(化学反应的熵变是反应产物的总熵与反应物的总熵之差)，这两种碳的同素异形体中更有序的是________________。 解析：(1)因为298 K、101 kPa时，题给反应的ΔH＝－402.0 kJ·mol-1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ·mol-1，则有ΔS＝(－402.0 kJ·mol-1＋345.7 kJ·mol-1)/298 K≈－0.189 kJ·mol-1·K-1。要使反应能自发进行，需使ΔH－TΔS＜0，即－402.0 kJ·mol-1－T×(－0.189 kJ·mol-1·K-1)＜0，得T＜2 127 K，因此保持此反应自发进行的温度低于2 127 K。 (2)在水沸腾时，ΔH－TΔS＝0，则T＝ΔH÷ΔS＝44.0×103 J·mol-1÷118.8 J·mol-1·K-1≈370.4 K。 (3)石墨转化为金刚石的反应为C(s，石墨)===C(s，金刚石)，ΔH－TΔS＝ΔH－T(S金－S石)＝2.866 kJ·mol-1，即1.895 kJ·mol-1－298 K×(S金－5.694×10-3kJ·mol-1·K-1)＝2.866 kJ·mol-1，解得S金＝2.436×10-3kJ·mol-1·K-1＝2.436 J·mol-1·K-1。熵用来度量混乱度的程度，混乱度越小，体系的熵值就越小，或者说体系的熵值越小，则越有序。通过上面的计算知S金＜S石，则金刚石比石墨更有序。 答案：(1)2 127 K　(2)370.4 K (3)2.436 J·mol-1·K-1　金刚石 $$