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

第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 课时1 化学反应的方向 自发过程与自发反应 自发过程：在一定条件下，无需持续外力作用就可以进行的过程。 墨水扩散 高山流水 热茶变凉 高处 低处 自发过程 非自发过程 思考1：非自发过程一定无法发生吗？ 思考2：自发过程不需要外力，就一定能发生吗？ 无需持续外力 需要持续外力 自发过程与自发反应 钢铁生锈 金属置换 燃料燃烧 自发反应: 在一定条件下，可以自发进行（不用持续借助外力）的化学反应，具有方向性。 加热、通电等 在一定条件下，如果一个反应是自发的，那么它的逆反应通常是非自发的 下列过程中属于自发的是____________(填序号)。 ①铵盐的溶解　②烧碱与盐酸反应　③Zn与稀H2SO4反应 　 ④将地下水抽至地面　⑤Mg在空气中燃烧 　 ⑥铝热反应　⑦墨水在水中的扩散　⑧电解熔融的氯化钠 ①②③⑤⑥⑦ 需持续做功 通电作用下 练一练 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) 2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) 铁生锈：2Fe(s)+3/2O2(g)= Fe2O3(s) 请说说下列自发反应的共同点。 △H<0 △H= -57.3 kJ·mol-1 △H= -572kJ·mol-1 △H= -636.1 kJ·mol-1 △H= -824kJ·mol-1 放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定， △H < O（焓减）有利于反应自发进行 焓判据 化学反应进行方向的判据--焓判据 问题：是不是所有自发进行的化学反应都是放热的？ 结论：△H <0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△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。 ①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) ΔH=+31.4kJ/mol ②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) ΔH=+109.8kJ/mol ③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑ ΔH ＞0 化学反应进行方向的判据--焓判据 化学反应进行方向的判据--焓判据 例如：H2(g)+CuO(s)=Cu(s)+H2O(1) △H=-128.5KJ/mol 因为此反应所需活化能很大，而反应放出的热量太少，即|△H|<Ea。使得放出的热量难以克服后续反应的活化能，因此在反应发生后，需要从环境中不断吸收热量，才能够自发进行下去。 【思考与讨论】为什么有些放热反应需要持续加热呢？ 思考：什么因素驱动了吸热反应的自发进行？ 化学反应进行方向的判据--熵判据 不需要外界的任何作用，气体通过分子的扩散，自发地混合均匀。 这些过程 共同特点： 混乱度小（有序） 混乱度大（无序） 自发的 化学反应进行方向的判据--熵判据 用来度量体系混乱（无序）程度的物理量，用S表示。 体系越混乱，熵值S越大，单位是J·mol-1·K-1。 （1）同一物质在不同条件下熵值不同，一般规律： （2）与物质的量有关：物质的量n越大，分子数N越多， 气 液 固 熵(S): S(水) ：69.9 J·mol-1·K-1 S(冰) ：47.9 J·mol-1·K- S(水蒸气)：188.7 J·mol-1·K-1 S(g)>S(l)>S(s); S(高温)>S(低温) 熵值S越大。 化学反应进行方向的判据--熵判据 反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变,用ΔS表示。 ΔS = S生成物总熵－S反应物总熵 熵判据：孤立或绝热体系，自发过程向着熵增的方向进行。（△S＞0） ①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) ΔH=+31.4kJ/mol ②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) ΔH=+109.8kJ/mol ③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑ ΔH ＞0 反应都是混乱度增大的反应。熵增，△S＞0，有利于自发反应。 ①2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) ΔS=－39.35J•mol-1•K-1＜0 ②NH3(g) +HCl(g) =NH4Cl(s) ΔS＜0 熵变: 化学反应进行方向的判据--熵判据 11 下列过程中△S<0的是（ ） A.H2O(l)=H2O(g) B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) D.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) C 化学反应进行方向的判据--复合判据 2. 物质的混乱度趋于增加 1. 物质具有的能量趋于降低 H<0 S>0 焓(H)判据 熵(S)判据 放热反应 焓变 熵变 化学反应能否自发进行 自发进行 不自发进行 不能定性判断 不能定性判断 H<0 H<0 H>0 H>0 S>0 S>0 S<0 S<0 熵增原理 思考：那怎么来判断一个反应自发进行的方向呢？ 化学反应进行方向的判据--复合判据 美国物理化学家吉布斯 研究表明：在等温、等压条件下，化学反应总是向着自由能 减小ΔG＜0的方向进行，直到达到平衡。 复合判据：ΔG = ΔH – TΔS（T > 0） (G ：自由能 T：热力学温度/开尔文温度，25℃=298K) ΔG = △H - TΔS ＜0 反应能自发进行 ΔG = △H - TΔS ＞0 反应不能自发进行 ΔG = △H - TΔS ＝0 反应达到平衡状态 反应进行方向的判断方法： 化学反应进行方向的判据--复合判据 判断标准 Δ G ＜ 0 反应能自发进行 Δ G ＞0 反应不能自发进行 Δ G ＝0 反应处于平衡状态 ΔG = ΔH﹣TΔS △G<0 △G>0 △H >0 △S ＜0 非自发 △G=0 △H ＜0 △S > 0 △H ＜0 △S＜ 0 △H >0 △S > 0 可逆反应到达平衡状态 低温可自发 自发 高温可自发 练一练 1.已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　，ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，则： (1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行； (2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“否”)成为反应方向的决定因素； (3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。 （1） ∆G= ΔH－TΔS ＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1 ＝130.5 kJ·mol－1>0 　能　 不能 1111.6 K 在化学反应A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(g)，ΔH＝Q kJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)Q____(填“>”“<”或“＝”，下同)0。 (2)熵变ΔS____0。 (3)该反应____(填“能”或“不能”)自发进行。 (4)升高温度平衡常数K_____(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向______(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 < > 能 减小 逆反应 放热反应 升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小 熵增反应 练一练 总结 化学反应的方向 焓变 熵变 综合判据 ∆H < 0 有利于反应自发进行, 但自发反应不一定要 ∆H < 0 很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0;但有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0 ΔG = ΔH﹣TΔS 有从高能量状态转变为低能量的状态和从有序转变为无序状态的倾向 $