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

该高中化学课件聚焦化学反应方向，以碳燃烧现象导入，通过水流、红墨水扩散等生活实例引导学生感知自发反应，进而探究焓变、熵变及吉布斯自由能综合判据，构建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于融入化学史料与问题链驱动，如借贝特朗焓变假说、克劳修斯熵概念等史料，结合氯化铵与氢氧化钡吸热熵增反应实例，培养科学思维与探究能力。帮助学生形成“现象-概念-判据-应用”认知模型，教师可通过史料与问题提升教学实效。

化学反应的方向 年 级：高二 学科：化学（人教版） 笃志博学 兼济天下 碳在空气中燃烧可以得到二氧化碳，而二氧化碳却很难分解成碳和氧气，为什么？ 导入情景 笃志博学 兼济天下 水总是自发地由高处往低处流 红墨水扩散 任务一 感知自发反应 花香四溢 笃志博学 兼济天下 任务一 我们把在一定条件（包括点燃、加催化剂等）下，不需要持续借助外力（如通电、高温等）驱动，就能自发进行的化学反应叫做自发反应。 感知自发反应 笃志博学 兼济天下 任务一 感知自发反应 根据自发反应的定义，判断下列反应属于自发反应吗？ √ √ 未通电不自发，通电后能反应 X X 自发反应的逆反应是非自发的 笃志博学 兼济天下 19世纪初，贝特罗（法）和汤姆逊（丹麦）提出：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。 【化学史料一】 任务二 探究自发反应的判据 ∆ H < 0 问题一：能用焓变（∆ H）作为自发反应的判据吗？ 笃志博学 兼济天下 水　流 电　流 热 量 自发 高处 低处 自发 高电位 低电位 自发 高温 低温 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 ∆ H＜0 体系趋向于从能量高的状态转变为能量低的状态 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 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) 反应放热有利于反应自发进行， 但只根据反应的焓变来判断化学反应的方向是不全面的。 ∆ H ﹥ 0 想一想：吸热反应都不能自发进行吗？ 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 有序排列的火柴散落时自发地成为无序排列 放在包里的耳机线总是自发地缠绕打结 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 固体溶解过程 气体的扩散 纯物质相互接触后自发地混合形成混合物 体系混乱度增大 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 熵：符号为S，单位为J·mol-1·K-1 1850年, 克劳修斯提出用熵来度量体系的混乱（或无序）程度。体系越混乱，熵越大 。 孤立体系或绝热体系中，体系自发地向熵增的方向进行。 【化学史料二】 笃志博学 兼济天下 1869年, 霍斯特曼把熵的概念应用到化学反应领域，认为熵增的反应是自发反应，而熵减的反应是不能自发进行的。 【化学史料三】 问题二：能用熵变（∆ S）作为自发反应的判据吗？ 笃志博学 兼济天下 S(水) ：69.9 J·mol-1·K-1 S(冰) ：47.9 J·mol-1·K-1 S(水蒸气)：188.7 J·mol-1·K-1 同一物质：S(g)>S(l)>S(s)。 通常情况下，气体分子数增大的化学反应为熵增的反应。 想一想：同一物质不同状态下熵值相等吗？ 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 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) 想一想：下列吸热反应为什么能自发进行？ 上述反应过程中气体分子数增大，反应的熵值增大。 ∆ S ﹥ 0 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 想一想：自发反应一定是熵增加的反应吗？ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) 熵增有利于反应自发进行， 但只根据熵变判断化学反应的方向是不全面的。 结论： 自发反应的方向与焓变、熵变有关，判断反应自发进行的方向，需综合考虑体系的焓变和熵变。 ∆ S﹤0 任务二 探究自发反应的判据 笃志博学 兼济天下 X √ √ X 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 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 牛刀小试 CaCO3(s)= CaO(s)+ CO2(g) ∆ H = + 178.2 kJ·mol-1 ∆ S = +169.6 J·mol-1·K-1 √ X 利用熵变和焓变对自发反应方向性的判断不一致时，怎么办？ ? √ X 笃志博学 兼济天下 1876年，吉布斯（美）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。 在恒温、恒容的封闭体系中， ∆ G = ∆ H – T ∆ S （Ｔ为热力学温度，为正值） 任务二 探究自发反应的判据 问题三：自发反应的综合判据是什么？ 【化学史料四】 笃志博学 兼济天下 - 当 ΔG < 0 时，反应能自发进行。 - 当 ΔG > 0 时，反应不能自发进行（非自发）。 - 当 ΔG = 0 时，反应达到平衡状态。 资料卡片 课本P45 笃志博学 兼济天下 判断下列反应能否自发进行 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 CaCO3(s)= CaO(s)+ CO2(g) ∆ H = + 178.2 kJ·mol-1 ∆ S = +169.6 J·mol-1·K-1 ∆ G = ∆ H – T ∆ S （Ｔ为热力学温度，为正值） 低温至∆ G< 0可行 高温至∆ G< 0可行 笃志博学 兼济天下 任务三 应用自发反应的判据解决实际问题 想一想：研究化学反应的方向有什么实际意义呢？ 1791年，人们在金红石的矿物(主要成分TiO2,含量95%)中，发现了钛元素，科学家们设计了如下反应制备金属钛： TiO2(s)+2Cl2(g) =TiCl4(l)+O2(g) TiCl4(l)+Mg(s)=Ti(s)+MgCl2(s) 但历经100多年都没有成功，为什么？ ∆ H = +161.9kJ·mol-1 ∆ S =－38.4 J·mol-1·K-1 直到1910年，采用如下反应： TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g) ∆ G = ∆ H – T ∆ S =－59.2kJ·mol-1－298K×141.0 ×10－3kJ·mol-1·K-1 =－101.2kJ·mol-1<0能自发进行 【化学史料五】 ∆ H = －59.2kJ·mol-1 ∆ S = +141.0 J·mol-1·K-1 正确判断反应自发进行的方向，研究和选择合适的反应条件应用于实际工业生产。 笃志博学 兼济天下 焓变ΔH 熵变ΔS 反应的自发性  ＜0 ＞0   ＞0 ＜0   ＜0 ＜0     ＞0 ＞0 非自发 自发 反应能否自发进行与温度有关 课堂小结 ∆ G = ∆ H – T ∆ S 笃志博学 兼济天下 $