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

第3节 化学反应的方向 汽车尾气有害成分 固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。 思考： 以上有害物质是怎么产生的？ 如何处理呢？ 汽车尾气有害成分 固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。 思考： 2NO+2CO ══ N2+2CO2 这个反应的可行性？ 是否能发生、反应快慢、反应程度（限度） 思考 什么是自发？请举例说明。 1.自发过程 在一定条件下，不需要任何外力推动就能自动进行的过程。 思考：推动化学反应自发的因素是什么？ 如何判断自发的方向？ 你知道哪些反应是自发的？有什么共同点？ 2.焓判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 对于常温下的化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。 思考 吸热反应一定不自发吗？请举例说明。 水蒸气 混乱程度增加 自发过程进行的方向与“混乱度”有关 自发地从混乱度小（有序）向混乱度大（无序）的方向进行 熵（S）：是体系混乱程度的一种量度 热力学第一定律‌：也称为‌能量守恒定律。这个定律表明，在一个封闭系统中，能量的总量保持不变，即能量不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。具体来说，系统内能的增加等于系统从外界吸收的热量与外界对系统所做的功之和。‌ 知识链接 热力学第一定律 ΔU=Q+W 符号：体系吸热 Q>0 体系放热 Q < 0 环境对体系作功 W > 0 体系对环境作功 W <0 热力学第二定律 卡诺热机：热机的效率只与两个热源的温差有关，而与热机的工作物质无关。任何热机的效率都不能高于理想热机的效率。 克劳修斯：热不能自动地从低温物体传至高温物体。 开尔文：不可能从单一热源吸取热，使之全部转变为功，而不留下其他影响。 知识链接 热力学第二定律 功和热是能量传递的不同形式，一种有序，一种无序，二者在转化过程中存在方向性，即有序能量（功）可以完全无条件地转化为无序能量（热），而热全部转化为功是不可能的或有条件的。 知识链接 热力学第二定律的熵表达 在孤立体系内，任何变化都不可能使熵的总值减少。也称熵增加原理。 知识链接 3. 熵判据 体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（ △S＞0） 混乱度越大越稳定，△S > 0 有利于反应自发进行。 熵增的过程： （1）同一物质 S(g)>S(l)>S(s) （2）规则排列的固体离散成离子的过程 （3）有气体生成 思考 熵减过程一定不自发吗？请举例说明。 NH3 (g) + HCl(g) = NH4Cl(s) △S＜0 △H＜0 △H<0 △H>0 △H>0 △H>0 △H<0 焓变和熵变共同影响着化学反应的方向 4.复合判据 约西亚·威拉德·吉布斯 ΔG = ΔH - TΔS 一个过程的自发性，不仅与焓变、熵变有关，与温度也有关系。 美国物理化学家 数学物理学家 吉布斯自由能 G 状态函数 G = H - TS ΔG = ΔH - TΔS < 0 反应正向能自发进行 ΔG = ΔH - TΔS = 0 反应达到平衡状态 ΔG = ΔH - TΔS > 0 反应正向不能自发进行 “ΔG 判据”只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，即反应发生的可能性，但它并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生，这是因为反应能否实际发生还涉及反应速率问题。 ΔG = ΔH - TΔS 2NO(g) +2CO(g) ══ N2(g) +2CO2(g) 在298 K、100 kPa 下，ΔH = -746.8 kJ·mol-1、 ΔS = -197.5 J·mol-1·K-1 ΔG = ΔH -TΔS = -687.9 kJ·mol-1。 常温下可以自发进行 思考： 为什么需要催化剂？反应限度又如何呢？ 化学反应的方向 反应焓变 反应熵变 共同影响 复合判据 （焓判据） （熵判据） （ △G= △H - T△S ） 课堂小结 SCR 选择性催化还原技术（SCR）是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOx还原成N2和H2O。 (NH2)2CO+H2O ══ 2NH3+CO2 NO+NO2+2NH3 ══ 2N2+3H2O 4NH3+3O2 ══ 2N2+6H2O $