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

这份高中化学课件聚焦“化学反应进行的方向”，涵盖自发过程与反应、焓/熵/复合判据及应用。课堂以汽车尾气处理反应（2NO+2CO→N₂+2CO₂）为导入，从能量-反应历程图标注（活化能、焓变）过渡到方向判据，通过合成氨、酯化反应等实例及ΔG计算搭建学习支架，衔接能量变化旧知与方向判断新知。 其亮点在于真实情境驱动与科学思维培养。以汽车尾气处理、工业冶钛（对比TiO₂与Cl₂反应及加碳后的转化）等实例，结合ΔH、ΔS数据计算与反应设计，体现化学观念（物质转化规律）和科学思维（证据推理、模型建构）。归纳总结系统梳理概念-判据-应用，助力学生构建知识体系，教师可通过实例提升教学实效，学生增强解决实际问题能力。

新课导入 汽车尾气带来严重的环境问题。为减少污染，人们创造性地设计新反应： 2NO+2CO=N2+2CO2 预期方向 科学判据：理论指引，少走弯路 实验摸索：代价太大，甚至做很多无用功 一个化学反应在给定的条件下（通常指温度和压强）能否自发进行, 以及在什么条件下有可能按照我们预期的方向发生？ 这个“判据”是什么呢？ 证据意识 理论/实验 化学反应的方向 自发过程与非自发过程 高处 真情实景 飞流直下：不借助外力 抽水：借助水泵持续消耗电能 过程1:水的流动 低处 非自发 自发 过程2:热量传递 高温物体 低温物体 热茶变凉 自发过程：在一定条件下，不需要持续借助外力(光、电等外部力量)作用就能自动进行的过程。相反，不会自然发生的(需持续借助外力作用才能进行)过程，叫做非自发过程。 △H= -285.8 kJ·mol-1 △H= -57.3kJ·mol-1 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) 自发反应：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应。 自发反应与非自发反应 Q1：从能量角度分析这些自发过程有什么共同特点？ 水从高处向低处流 热茶变凉 大量反应焓变的研究表明：多数能自发进行的反应是放热反应。 1、 焓判据 Q2-1：所有自发进行的化学反应或过程都是放热的吗？ 试举例说明？ 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) ∆H >0 2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) 　 ∆H =+109.8kJ/mol NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l) ∆H =＋31.4KJ/mol 室温下能自发进行的吸热反应 一些物质溶解过程 （鲁科版选必一 p53） Q2-2：通过上述信息，你有哪些推断？ （1）不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 （2）升高温度也许可以促进反应自发进行？ 钾是维持人体生命所必需的元素,被称为“生命的第一元素”。1807年,英国化学家戴维通过电解熔融的苛性钾得到金属钾;随后法国化学家盖·吕萨克和泰纳把含有铁屑的苛性钾置于封闭体系中加热,制备出大量的钾；如今钾的工业生产是通过如下反应制得的： Q2-3：钠的活泼性不如钾，是什么因素推动这一反应进行? 信息：钾的沸点：756.5 ℃；钠的沸点：881 ℃ 反应在850 ℃下进行，根据沸点可知此时钾是气态 Q3：什么因素驱动了吸热反应的自发进行？ 自发进行的吸热反应有什么共同的特点？ 整齐的房间 混乱的房间 真情实景 混乱度大 混乱度小 与“混乱度”有关 有序 状态 无序 状态 自发地转化为 密闭条件下 熵(S) 2. 熵判据 单位是J.mol-1.K-1 S＝S(反应产物) －S(反应物) 熵变 Q4-1：试分析影响熵大小，即混乱度的因素有哪些？ 如何判断一个化学反应的ΔS情况？ 根据已有的知识和经验，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)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) (3)NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq) (4)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 同一物质：S(g)>S(l)>S(s) 与焓一样，与物质的种类、数量、聚集状态、T、P有关 不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂，其熵值越大 若反应有气体参与，看气体计量系数的变化，一般： Δn(g)>0,ΔS ＞ 0 Δn(g)<0,ΔS < 0 Δn(g)=0,ΔS 接近0 Q4-2：熵减的反应是不是就不能自发进行？试举例说明？ Q4-3：根据所学知识分析下列反应能否自发进行？这些反应的焓变和熵变>0还是<0? Q5-1：影响反应能否自发进行的因素有哪些? 能量视角 混乱度视角 反应条件 焓变 熵变 温度 （2023版人教版选必一 p45） ①能量减低（反应放热），混乱度增大（熵增）都是反应进行的动力，但是都不能独立地作为自发性的判据，需综合考虑。 ②根据ΔH -TΔS<0判断的只是反应自发进行的可能性， 具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率的问题。 3、复合判据 自由能变化（符号为△G): △G=△H-T△S Q5-2:请同学们结合公式G= H-TS，请以焓变、熵变分别为横、纵坐标， 在坐标系的四个象限中分别判断反应自发性的情况。 ΔH ΔS O ΔH>0 ΔS>0 ΔH<0 ΔS>0 ΔH<0 ΔS<0 ΔH>0 ΔS<0 所有温度下反应都能自发进行 低温下反应能自发进行 高温下反应能自发进行 所有温度下反应都不能自发进行 “大大高温，小小低温” Q6：有些反应在常温下不能自发进行，但在高温下就可以自发进行了。这类反应有什么特点？ （鲁科版选必一 p71） （鲁科版选必一 p56） 熵的哲学： 努力不一定成功 但放弃一定失败。 想一想：结合反应历程思考为何有些放热反应常温下能够自发进行？ 为何有些放热反应需要加热、高温等才能够自发进行？ 活化能 Ea 有些放热反应常温下能够自发进行 H+ + OH- == H2O Ba2+ + SO42- == BaSO4↓ Cu(OH)2 + 2H+ == Cu2+ + 2H2O ②Ea稍大，但Ea＜△H，需给予外界条件，一经引发后即能自发 E 反应历程 反应物的能量总和 生成物的能量总和 △H Ea C + O2 === CO2 2H2 + O2 === 2H2O Fe + S === FeS 点燃 点燃 加热 ①Ea很小，常温即能自发 正是因为很多燃烧反应会遇到“活化能”的壁垒。才使得富含有机物的生命体在呼吸之中没有“自燃”。 E 反应历程 反应物的能量总和 △H △H Ea Cu + 2H2SO4 === CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 加热 ③Ea稍大，且Ea＞△H，需持续给予外界条件才能自发 N2+3H2⇌2NH3 高温高压催化剂 汽车尾气中的主要污染物是NO和CO,它们是现代化城市中的大气污染物。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： 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) 如何判断该反应在室温下能自发进行吗？ 已知 298K 100kPa下，ΔH=-746.8KJ·mol -1 ΔS＝-197.5J·mol－1·K－1 △G =ΔH-T ΔS =-746.8KJ·mol-1+298K×197.5×10-3 KJ·mol－1·K－1 =-687.945 KJ.mol-1<0 可自发进行！ 应用 1.判断反应的自发性 22 自发过程能用焓解释的？不能用焓解释的？ C(s)+O2(g)=CO2(g) H<0 自发进行的依据? 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) H>0 自发进行的理由? 4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s) 自发的理由? CO2(g)=C(s)+O2(g) 不能自发的理由? 应用 1.判断反应的自发性 工业冶钛 ①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH= +161.9KJ/mol ΔS＝-38.4 J·mol－1·K－1 ②Mg+ TiCl4=Ti+ MgCl2 应用 2. 工业上“改造”反应 2C(s,石墨)+ O2(g) = 2CO(g) △H=-110.5KJ/mol ΔS＝+89.7 J·mol－1·K－1 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-59.2KJ/mol ΔS＝+51.3 J·mol－1·K－1 一、自发过程与自发反应 1. 自发过程 2. 自发反应 二、自发反应的方向 1. 焓判据 2. 熵判据 3.复合判据 三、应用 1. 确定反应的方向 2. 设计反应的方向 3. 探索未知 第三节 化学反应进行的方向 归纳总结 在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。 25 $