2.3 化学反应的方向 课件-2026-2027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的方向，系统讲解自发与非自发过程、焓判据、熵判据及复合判据（ΔG=ΔH-TΔS）。课堂导入通过合成氨放热不足、碳燃烧与CO2分解的对比问题，衔接前序反应速率和化学平衡知识，搭建“现象-问题-原理”的学习支架。 其亮点是以任务驱动和思考讨论为主线，结合高山流水、油墨扩散等生活实例及NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O等化学案例，引导学生从宏观现象到微观本质，体现科学思维的证据推理与模型建构。通过焓判据到复合判据的递进分析，培养科学探究能力。学生能系统掌握判断方法，教师可直接用于课堂互动与检测，提升教学效率。

第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节　化学反应的方向 化学反应的发生有一定的方向性 1.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4KJ/mol，但是1molN2和3molH2在一定条件下混合，反应后放出热量却少于92.4KJ。说明了化学反应有什么特点？ 化学反应的进行有一定的限度 2.碳和氧气燃烧可以得到二氧化碳，而二氧化碳却很难分解成碳和氧.，为什么？又说明了化学反应有怎样的特点？ 化学反应原理 化学反应的快慢 ——化学反应速率 化学反应的限度 ——化学平衡 化学反应的方向 —— ? 新课导入 你知道吗？ 自然界中有许多现象是可以自发进行的，请结合自己的生活经验，举例说明自然界变化的方向性. 烟由低处向高处 固体溶解 油墨扩散 高山流水 自发过程：在一定的条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程称为自发过程 非自发过程：在一定条件下，需要持续外力作用，才能维持进行的过程。 任务一 自发过程与非自发过程 meiyangyang8602 高处 低处 自发 非自发 100°C的沸水 高温物体 低温物体 室温的凉水 自发 非自发 任务一 自发过程与非自发过程 自发过程与非自发过程 氢气的燃烧 自发 水的电解 非自发 在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的 自发 非自发 任务一 自发过程与非自发过程 随堂检测 【例题】下列关于自发过程的叙述正确的是（ ) 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进行的可能。 D.非自发过程在任何条件下都不可能转化为自发过程。 C 思考与讨论：下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的原因吗？ ① C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol ② 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) △H=-882kJ/mol ③ C(s)+ O2(g)=CO2 (g) △H =-393.5kJ/mol ④ H2 (g) +F2(g) = 2HF(g) △H =-546.6kJ/mol 共同特点? 总结：放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H < O 有利于反应自发进行 △H＜0，放热反应。 即体系趋向于从高能状态转变为低能状态（稳定） 任务二 反应自发性的判断依据——焓判据 思考与讨论3：对以上反应中的③，即碳燃烧，有同学提出这个过程不能自发，因为需要点燃，你怎么看？ C(s)+ O2(g)=CO2 (g) △H =-393.5kJ/mol 因为燃烧反应存在“障碍”——活化能，“点燃”的目的是克服反应的活化能，“启动”反应，使之发生。因为反应放出的热量|△H|>Ea。使得放出的热量足以克服后续反应的活化能，因此在反应引发后，不用持续加热，也能自发进行下去。 1.焓判据（能量判据）： 体系趋向于从能量高的状态转变为能量低的状态， 因此反应放热有利于反应自发进行。 任务二 反应自发性的判断依据——焓判据 思考与讨论：为什么有些放热反应需要持续加热呢？ 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。 任务二 反应自发性的判断依据——焓判据 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) ∆ H ﹥ 0 思考与讨论：在19世纪，一些化学家认为，决定反应能否自发进行的因素是反应热，放热反应可以自发进行，而吸热反应不能自发进行。吸热反应都不能自发进行吗？ 该反应是吸热反应，但在常温下能自发进行 人们经过大量反应焓变的研究表明，大多数能自发进行的反应是放热反应。但是，有些吸热反应也能自发。因此，不能仅仅依靠焓变来判断反应是否自发。 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 结论： 反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一的因素。 任务二 反应自发性的判断依据——焓判据 ①NH4NO3(s) = NH4+ (aq) ＋NO3- (aq) ② CaCO3(s) =CaO (s) +CO2 (g) ③N2O4(g)=2NO2(g) ④CuSO4·5H2O(s) = CuSO4(s) +5H2O(l) ⑤Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s) = BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) 不自由变自由(有序变无序) 固体变气体 气体少变成气体多 固体变液体 固体变液体和气体 共同点：生成物微粒的活动范围变大，活动范围大的微粒增多。 ——即体系的混乱度增大。 结论：除热效应（焓变）外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度，且大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。 问题三：吸热反应为什么能自发进行？ 任务二 反应自发性的判断依据——熵判据 思考与讨论：下列现象哪个混乱度大？哪个更有序？在化学上如果描述混乱度的？ 有序排列的火柴散落时自发地成为无序排列 整理好的房间一段时间后总是会变得杂乱无章 任务二 反应自发性的判断依据——熵判据 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？ 熵：用来衡量体系混乱（无序）程度的物理量，用S表示。 体系越混乱（无序）,熵值越大，单位是J.mol-1.K-1。 熵变（△S）： △S=S(产物）-S(反应物） △S>0,熵增反应 △S<0,熵减反应 任务二 反应自发性的判断依据——熵判据 思考与讨论：对比下列过程，是熵增过程容易自发，还是熵减过程容易自发？ 越是有序的状态，越是难以维持 结论：密闭条件下，体系有从有序自发的转变为无序的倾向。 即△S>0有利于反应自发进行，也叫熵增原理，这就是熵判据 任务二 反应自发性的判断依据——熵判据 1．在下列变化中，体系的熵将发生怎样的变化？ A.少量的食盐溶解于水中 B.气态水变成液态水 C. 2Na2SO3(s)＋O2(g)=2Na2SO4(s) D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g) E. HCl(g) + NH3(g) = NH4Cl (s) ΔS<0 ΔS>0 ΔS<0 ΔS<0 ΔS>0 2．下列反应中，熵显著增加的反应是(　　) A．CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) B．3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g) C．2C(s)＋O2(g) = 2CO (g) D．2Hg(l)＋O2(g)=2HgO(s) C 随堂检测 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？有什么共同点？ 上述反应过程中气体分子数增大，反应的熵值增大。 ∆ S ﹥ 0 思考与讨论：所有自发进行的化学反应都是熵增的？ 2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △S<0 NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s) △S<0 都可自发进行 结论;熵增加(ΔS＞0)有利于化学反应的自发进行，但不全面。 任务二 反应自发性的判断依据——熵判据 想一想：自发反应一定是熵增加的反应吗？ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ∆ S﹤0 推论： 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。 任务二 反应自发性的判断依据——熵判据 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？ 任务二 反应自发性的判断依据——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 (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： 任务二 反应自发性的判断依据——复合判据 △H △S ∆H>0 ∆S>0 高温下 反应自发进行 ∆H>0 ∆S<0 所有温度下 反应不能自发进行 ∆H<0 ∆S>0 所有温度下 反应自发进行 ∆H<0 ∆S<0 低温下 反应自发进行 ΔG = ΔH - TΔS 大大高温 小小低温 焓变为负，熵变为正，即使全世界绝对零度，爱你依旧自发！ 任务二 反应自发性的判断依据——复合判据 【例题】某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1，ΔS=+231 J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行(　　) A.在任何温度下都能自发进行 B.在任何温度下都不能自发进行 C.仅在高温下自发进行 D.仅在低温下自发进行 A 随堂检测 已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应： 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”)正向自发进行。 不能 (2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为__________。 1111.6 K 随堂检测 化学反应进行的方向 复合判据 熵判据 焓判据 随堂检测 $