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

1、理解化学反应方向的基本概念； 2、掌握判断化学反应方向的方法； 3、掌握吉布斯自由能判据在化学反应方向判断中的应用。 第三节 化学反应的方向 第二章 化学反应速率与化学平衡 导 自然界中水总是从高处往低处流； 电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动； 室温下冰块自动融化； 墨水扩散； 食盐溶解于水。 上述过程有何共同点？ 有明显的自发性 思+议 1.什么叫自发过程？什么叫自发反应？ 2.放热反应一定能自发进行吗？吸热反应一定不能自发进行吗？ 能否只根据焓变来判断化学反应进行的方向？ 3.什么叫做熵？对于同一种物质，其气态、液态、固态的熵有什么关系？ 4.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？ 能否只根据熵变来判断化学反应进行的方向？ 5.什么叫做自由能？化学反应方向和自由能有什么关系？ 尝试以△H为x轴、△S为y轴，用平面直角坐标系表示化学进行的方向 展+评 自发过程与自发反应 1、自发过程 (1)含义： (2)特点： (3)非自发过程： 在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。 在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程。 展+评 自发过程与自发反应 2、自发反应 (1)含义：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应。 (2)非自发反应：不能自发进行、必须借助某种外力才能进行的反应。 钢铁生锈 湿法炼铜 木材燃烧 思考：自发反应不需要任何条件就能发生吗？ 展+评 课堂小练 1、正误判断 (1)在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程(　　) (2)自发过程不需任何条件就能发生(　　) (3)室温下冰变成水属于自发过程(　　) (4)能自发进行的反应，反应速率一定很大(　　) √ × √ × 展+评 焓变与反应方向的关系 观察以下能自发进行的化学反应的热化学方程式，总结这些自发反应的共同点是什么? (2) CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=－802.3 kJ/mol (3) 4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) ΔH=－444.3 kJ/mol (4) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ/mol 共同点： ΔH<0，放热反应 (5) 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) ΔH=－822.3 kJ/mol (1) H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) ΔH=－57.3 kJ/mol 据此得出什么结论？ 展+评 焓变与反应方向的关系 结论：△H <0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H<0 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g) △H >0 焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。 展+评 熵变与反应方向的关系 ①同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)； ②同一条件下，不同物质的熵值不同； ③与物质的量有关：n越大，N越多，S越大。 S(水) ：69.9 S(冰) ：47.9 S(水蒸气)：188.7 定义：用来衡量体系混乱（无序）程度的物理量 符号：S 单位： J·mol-1·K-1 （1）熵 ： 熵 值 大 小 展+评 熵变与反应方向的关系 （2）熵变：反应前后体系的熵的变化，用符号∆S表示。 ∆S=∑S(生成物)－∑S(反应物) ∆S＞0 熵增 ∆S＜0 熵减 体系趋向于从有序变无序，因此熵增反应（ ∆S>0 ）有利于反应自发进行。 ①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应) 如：2KClO3(s) = 2KCl(s)＋3O2(g) ΔS>0 。 ②有些熵减的反应也可以自发进行 如：2NO(g)＋2CO(g) = N2(g)＋2CO2(g) ΔS<0 熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。 （3）熵判据： (4)结论： 展+评 课堂小练 根据熵的定义判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零。 (1)水蒸气冷凝成水 (2)硫酸铜溶于水 (3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) (4) 2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) (5)2H2(g) + O2(g) ＝2H2O (l) △S<0 △S>0 △S>0 △S>0 △S<0 展+评 自由能与反应方向的关系 1、吉布斯自由能： 符号： ΔG 表达式： ΔG＝ΔH－T . ΔS (T：开尔文， 表示温度，单位K) 单位：kJ·mol－1 2、反应方向与吉布斯自由能的关系 化学反应总是向着吉布斯自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 ①当ΔG＜0时，反应能自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。 展+评 自由能与反应方向的关系 3、复合判据 ∆H ∆S ∆G 反应在该状况下能否自发进行 ＜０ ＞０ ＞０ ＜０ ＞０ ＞０ ＜０ ＜０ ＜０ ＞０ 低温时＞０ 高温时＜０ 低温时＜０ 高温时＞０ 自发进行 不自发进行 低温不自发 高温自发 低温自发 高温不自发 △S △H 所有温度下 反应都自发进行 高温下 反应自发进行 低温下 反应自发进行 所有温度下 反应都不能自发进行 ΔG＝ΔH－T . ΔS 展+评 课堂小练 1、判断下列反应什么条件下能自发进行？ (1) 钠与水反应 (2) NH3(g)+HCl(g) =NH4Cl(s) C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) (4) 2CO(g)=2C(s)+O2(g) △H <0 △S>0 自发进行 △H <0 △S <0 低温自发进行 △H >0 △S>0 高温自发进行 △H >0 △S<0 非自发进行 检 1、正误判断 (1)放热反应一定能自发进行 (　　) (2)O2转化变为O3时，熵减小 (　　) (3)熵增的反应一定能自发进行 (　　) (4)合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，高温有利于其自发进行 (　　) (5)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程 （ ） 　　 × √ × × √ 检 2、下列关于自发过程的叙述中，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 检 3、下列说法中正确的是（ ） A.能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B.非自发进行的反应一定不可能发生反应 C.能自发进行的反应实际上可能没有发生反应 D.常温下，2H2O===2H2↑+O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应 C 电解 检 D 4、下列说法正确的是(　　) A.自发进行的反应均是ΔH<0的反应 B.ΔS<0的反应一定不能自发进行 C.物质的量增加的反应，其ΔS为正值 D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)，其ΔS>0 检 C 5、某反应２AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( ) A.ΔH < 0，ΔS > 0 B. ΔH < 0，ΔS <0 C. ΔH > 0，ΔS > 0 D. ΔH > 0，ΔS < 0 检 6、 某化学反应 A(s)=D(g)+E(g)　， ΔH-T . ΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1(其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K)，要防止反应发生，温度必须（ ） A．高于409 K B．低于136 K C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K A 检 7、反应CH3OH(l)+NH3(g) = CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·mol-1，该温度下|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,则下列选项正确的是(　　) A.ΔH>0,该温度下ΔH-TΔS<0 B.ΔH<0,该温度下ΔH-TΔS>0 C.ΔH>0,该温度下ΔH-TΔS>0 D.ΔH<0,该温度下ΔH-TΔS<0 A $