2.3化学反应的方向 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.3化学反应的方向 第二章 化学反应速率与化学平衡 人教版·选择性必修一 1 学习目标 知道自发过程和化学反应的自发性 能从焓变和熵变角度认识化学反应的内因 能利用吉布斯自由能预测在一定条件下某反应可能发生的方向（重难点） 2 探究讨论——化学反应的自发性 汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代化城市中的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气的想法。请判断该想法是否可行，并说明理论依据。 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 为了满足人类生存和发展的需要，化学家需要创造性地研究和设计新的化学反应。一个化学反应在给定条件（通常指温度、压强）下能否自发进行以及在什么条件下有可能按预期的方向发生，仅用实验方法来摸索可能要付出极大的代价，甚至会徒劳无功，因此有必要寻求一种客观的判据，用它来判断一个化学反应能否正向自发进行。 3 探究讨论——生活中的自发过程和自发反应 什么样的反应能够自发进行呢？ 自发反应 ①自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应发生后即可自发进行。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 特征： 4 4Fe(OH)2(s) + 2H2O(l) + O2(g) = 4Fe(OH)3(s) ΔH = —464 kJ·mol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) ΔH = —822 kJ·mol-1 一、反应焓变与反应方向 讨论分析 19 世纪，一些化学家曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热。 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔH = —572 kJ·mol-1 你同意这种观点吗？请举例说明。 放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。 5 一、反应焓变与反应方向 讨论分析 事实证明有些吸热反应也可以自发进行  NH4HCO3(s) + CH3COOH(aq) = CO2(g) + CH3COONH4(aq) + H2O(l) ΔH = +37.30 kJ·mol-1 CaCO3(s) == CaO(s) + CO2(g) ΔH (298 K) = +178.2 kJ·mol-1  ΔH(1200 K) = +179 kJ·mol-1 有一些吸热反应，在室温条件下不能自发进行，在高温条件下反应却能自发进行，如碳酸钙的分解反应。 反应放热有利于反应自发进行，但不能只根据焓变判断化学反应的方向 6 二、反应熵变与反应方向 分析下列过程能自发进行的可能原因： 1. 硝酸铵的溶解 NH4NO3(s)=NH4+(aq)＋NO3－(aq) △H＞0 2. 氢氧化钠的溶解 NaOH(s)=Na+(aq)＋OH－(aq) △H＜0 固体溶解过程的一个共同特点是固体中排列整齐的晶体或分子进入溶剂，溶质的离子或分子由有序变为无序。体系的有序程度降低，无序程度增大。 自发溶解过程与焓变无关 7 二、反应熵变与反应方向 （一）熵 衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S。 熵变： 反应前后体系熵的变化，符号：ΔS。 如果发生变化后体系的混乱度增大，那么该过程的ΔS＞0；反之，ΔS＜0。 定义： 哪些因素会影响体系的混乱度？ 8 二、反应熵变与反应方向 （二）熵的影响因素 ①对于同一物质：S(g) ＞ S(l)＞ S(s) 氢键稳定结构，分子只能振动 冰 液态水 水蒸气 动态氢键网络，短程有序，长程无序，分子能振动，转动，平移 分子间距大，几乎无相互作用，完全无序，分子完全自由 9 二、反应熵变与反应方向 （二）熵的影响因素 ②常见的增熵过程：固态→液态→气态 10 二、反应熵变与反应方向 （三）熵变的判断 对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。 n气减小，ΔS＜0 ①2CO(g)+O2(g) = 2CO(g) ②N2 (g) +3H2 (g)⇄2NH3 (g) 正反应，ΔS＜0 逆反应，ΔS＞0 ΔS=S(生成物)-S(反应物) 反应熵增有利于反应自发进行，但不能只根据熵变判断化学反应的方向 11 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 （一）吉布斯自由能 在等温、等压条件的封闭体系中， ΔG=ΔH-TΔS T为热力学温度，单位为K，为正值 ΔG=ΔH-TΔS 一定能自发进行 =0 达到平衡状态 ＞0 一定不能自发进行 1876年，吉布斯提出自由能变化ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小（ΔG＜0）的方向进行，直至达到平衡。 ＜0 自由能变化符号为ΔG,单位为kJ/mol。 12 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 （一）吉布斯自由能 △H △S ΔG=ΔH-TΔS 自发性 - + + + - - + - 焓负熵正定自发； 正正时高温自发。 负负时低温自发； 焓正熵负不自发。 永远＜0 T＞时为负值 T＜时为负值 永远大于0 13 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 14 判定化学反应是否发生的方法 知识整合 ΔG= ΔH – T ΔS △G＜0 自发反应 自发反应的判据：吉布斯自由能 △H＜0 有利于自发 △S＞0 有利于自发 调节因子 决定△S的权重 15 探究讨论——化学反应的自发性 16 评价反馈 题点一　自发反应的判断 1.下列反应属于非自发反应的是(　　) A.钠与水反应 B.氢气在氧气中燃烧生成水 C.水分解变成氢气和氧气 D.氨和氯化氢相遇变成氯化铵 C 【解析】 C中反应需要在通电的条件下才能进行。 17 评价反馈 2.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的可能 D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 C 18 评价反馈 A.自发反应一定是放热反应 B.自发反应一定是吸热反应 C.有的吸热反应也能自发进行 D.吸热反应不能自发进行 C 19 评价反馈 4.下列变化过程为熵增的是(　　) A 【解析】 由四个选项中的化学方程式可知,A项中的反应为熵增的反应,故选A。 20 感谢您的聆听 21 3.向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体,塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水,如图所示,一会儿,就会发现瓶内固态物质变稀,有液体生成,瓶壁变冷,小木板因少量水结冰冻结,而将烧瓶粘住,这时打开瓶塞,散发出来的气体有氨味。这是自发地发生了反应Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)。对此实验的下列结论正确的是(　　) A.2NH4NO3(s)2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) B.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g) D.3O2(g)2O3(g) $