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”，系统讲解自发过程、焓判据、熵判据及复合判据（ΔG=ΔH-TΔS），通过生活实例（高山流水、墨水扩散）和汽车尾气处理反应导入，衔接前序反应速率与化学平衡知识，搭建认知支架。 其亮点在于以生活现象引发探究，通过实例分析（如吸热反应自发、熵减反应自发）培养科学思维，结合课堂练习（判断水凝结焓熵变、汽车尾气反应可行性）落实科学探究与实践。帮助学生建立化学观念，教师可借助结构化内容提升教学效率。

2.3 化学反应的方向 化学反应原理的研究，主要包括三个方面： 反应进行的快慢（化学反应速率） 反应进行的限度（化学平衡） 反应进行的方向 在科研与生产中，如果需要实现某些物质的转化，或者合成新物质，人们如何确定所设计的化学反应是可能实现的呢？ 例如，汽车尾气带来严重的环境污染，科学家们创造性地设计了新反应： 2NO(g) + 2CO(g) N2 (g) + 2CO2(g) 如何判断这一方案可行？ 需要什么样的理论依据？ 你是否发现，生活中和自然界中， 有许多自然而然就发生的事情？ 高山流水 墨水扩散 冰川融化 热水变凉 钢铁生锈 自发过程 1. 自发过程 在一定条件(T、P)下，不需要外力作用就能自动进行的过程 外力作用一般指的是：光照、通电等； 而加热、点燃、高温都是为了达到某一反应温度， 属于一定温度范畴，不属于外力作用 (1) 实例： 高山流水，自由落体，冰雪融化，热水变凉 (2) 特点： ②有序状态 无序状态 ①高能 低能 密闭条件下转化为 对外做功或放热 2. 非自发过程 在一定条件(T、P)下，需要持续借助外力作用才能进行的过程 自发过程 【特别提醒】 (1)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 (2)“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发” (3)过程的“自发性”只是一种发生的趋势，并不代表实际发生，如果要发生，需要具备一定的条件；“非自发”也不代表不能发生 100°C的沸水 室温的凉水 自发 非自发 冬天水结冰自发 春天冰融水自发 处于高水位的水有向低处流动的趋势，但是现在被大坝拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势 自发过程 3. 自发反应 并在给定的条件下，可以自发进行到显著程度 在一定条件(T、P)下，不需要外力作用(光能，电能等)就能自动进行的化学反应。 注意：变化过程涉及的温度、压强、点燃、使用催化剂等基本条件， 不属于外力作用， 4. 非自发反应 在一定条件(T、P)下，需要持续借助外力作用(光能，电能)才能进行的化学反应 注意：自发反应具有方向性，即在一定条件下反应的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行。 【思考】观察下列能够自发进行的化学反应，它们的共同特征是什么？为什么能够自发进行呢？你能够得出什么结论？ C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5kJ·mol-1 自发反应 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -822 kJ·mol-1 2H2O(l) = 2H2(g) +O2(g) △H= +484 kJ·mol-1 自发反应 非自发反应 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) △H= -1648.4 kJ·mol-1 自发反应 Cu(s) + H2SO4(aq) = CuSO4(aq) + H2(g) △H = +1341 kJ·mol-1 非自发反应 自发的化学反应的共同点——放热反应 反应自发性的判断依据——焓判据 反应进行方向的能量判据——焓判据 实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热反应 ΔH＜0 自发反应的体系趋向于 从高能状态转变为低能状态 使体系能量降低，能量越低越稳定 因此——放热反应(△H < 0)， 是有利于反应自发进行的条件 即 △H＜0 的反应有自发进行的倾向 【思考】所有自发进行的反应都是放热的吗？ 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? 室温下能自发进行的吸热反应: 2NH4Cl(s) + Ba(OH)2 · 8H2O(s) = BaCl2(s) + 2NH3(g) + 10H2O(l) NaHCO3(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g) 较高温度下能自发进行的吸热反应: NH4Br(s) =NH3(g) +HBr(g) CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 焓减有利于反应自发进行， 但不是唯一的影响因素。 科学家发现，有这样一类自发过程： 如火柴散落、气体混合、墨水扩散、溶质溶解、、、 这一类自发过程与能量变化无关，也同样不需借助外力作用 这些过程都是自发地从混乱度小（有序）向混乱度大（无序）的方向进行 与“有序”相比，“无序”的体系更加稳定 反应自发性的判断依据——熵判据 1. 熵 用来描述体系混乱(无序)程度的物理量 克劳修斯 (德国) 符号：S 单位：J·mol-1·K-1 体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小 2. 熵的影响因素 ①物质的种类： 同一条件下，不同物质的组成和结构越复杂、物质种类越多 → 熵值越大 ②物质的状态：对于同一物质，物质的量相等时，其熵值大小的关系为 S(g) >> S(l) > S(s) ③物质的量：同一状态的同一物质，熵值还与物质的量成正比 物质的量越大 → 粒子数越多 → 熵值越大 反应自发性的判断依据——熵判据 3. 熵变 发生化学反应时，物质熵的变化成为熵变，符号为ΔS △S = S产物－ S反应物 ＞0 熵增，混乱度增大 ＜0 熵减，混乱度减小 4. 熵增原理——熵判据 在与外界隔离的体系中，体系有自发向混乱度增加的方向变化的倾向，即：体系趋向于从有序状态转变为无序状态。 (熵增ΔS＞0) ΔS>0，有利于反应自发进行，ΔS越大越有利于 课堂练习 【课本】P45 2. 在下列的变化中，体系的熵将发生怎样的变化？ (1)冰熔化 (2)水蒸气冷凝 (3)蔗糖在水中的溶解 (4)HCl(g) + NH3(g)== NH4Cl(s) △S ＞0 △S ＜0 △S ＞0 △S ＜0 【思考】是否所有自发反应都是熵增的呢？ Fe(OH)2(s) + O2(g) + H2O (l) ＝ Fe(OH)3(s) 2NO (g) + 2CO (g) ＝ N2 (g) + 2CO2 (g) 　 有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0 结 论：ΔS > 0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要ΔS > 0 熵变是反应能否自发进行一个因素，但不是唯一因素 【小结】 反应进行方向的判断依据 焓判据—— (但有些吸热反应也能自发进行) 焓减，即反应放热(△H < 0)，有利于反应自发进行 熵判据—— (但有些熵减反应也能自发进行) 熵增，即混乱度增大(△S ＞ 0)，有利于反应自发进行 结 论： 判断化学反应是否能够自发进行 必须综合考虑体系的焓变和熵变 反应自发性的复合判据 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。 约西亚·威拉德·吉布斯 1.吉布斯自由能变化 符号：ΔG，单位：kJ·mol－1 ΔG = ΔH － TΔS 自由能变化综合反映了体系焓变和熵变对自发过程的影响 2.反应进行方向的判断 ①当ΔG＜0时 ②当ΔG＝0时 ③当ΔG＞0时 反应能自发进行 反应处于平衡状态 反应不能自发进行 注：T为热力学温度，单位K； T = t + 273.15；(t为摄氏度，单位℃)，T 不为负数 反应自发性的复合判据 情况 焓变 熵变 自由能变化 反应能否自发进行 ① ΔH＜0 ΔS＞0 ② ΔH＞0 ΔS＜0 ③ ΔH＜0 ΔS＜0 ④ ΔH＞0 ΔS＞0 ΔG = ΔH - TΔS 3.反应进行方向与温度的关系 ΔG＜0 能 ΔG＞0 不能 低温ΔG＞0，高温ΔG＜0 低温自发，高温不自发 低温不自发，高温自发 低温ΔG＜0，高温ΔG＞0 小小低温、大大高温 反应自发性的复合判据 ②当 G＞ 0时， 反应不能自发进行 ①当G ＜ 0 ， 反应自发进行 △H △S ∆H<0 ∆S>0 所有温度下 反应自发进行 所有温度下 反应不能自发进行 ∆H>0 ∆S<0 ∆H<0 ∆S<0 低温下 反应自发进行 高温下 反应自发进行 ∆H>0 ∆S>0 △G = △H −T △S 课堂练习 【课本】P45 3. 水凝结成冰的过程中，其焓变和熵变正确的是（ ） A. △H ＞0 ，△S ＜0 B. △H ＜ 0 ，△S ＞0 C. △H ＞ 0 ，△S ＞0 D. △H ＜ 0 ，△S ＜0 4. 下列说法中，正确的是（ ） A. 冰在室温下自动融化成水，这是熵增过程 B. 能够自发进行的反应一定是放热反应 C. △H ＜ 0的反应均是自发进行的反应 D. 能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D A 例3 下列反应在任意温度下一定能自发进行的是( )。 D A. B. C. D. 课堂练习 【导学】P48 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 19 例4 （改编）下列说法不正确的是( )。 B A.反应 在常温下能自发进行,该反应的 B.反应在一定条件下可自发进行,且 ,则 C.反应 在常温下不能自发进行,说明该反应的 D.反应必须在高温下反应才能自发进行,则 课堂练习 【导学】P48 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 20 1.下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是( )。 D A.放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B.由焓判据和熵判据组合成的复合判据更适合判断所有过程的自发性 C.在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应，其在较高温度 下能自发进行 D.放热过程或熵增加 的过程一定是自发的 课堂练习 【导学】P48 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 21 2.根据自发反应的条件回答下列问题： （1） 汽车燃油不完全燃烧时产生 ，有人设想按下列反应除去 。已知该反应的 ，简述该设想能否实现的依据： _________________________________________________________________________。 该反应是、的反应，，故任何温度下均不能自发进行 （2） 工业上生产氢气：先将水蒸气通过红热的炭产生水煤气。 ， ，该反应在低温下______（填“能”或“不能”）自发进行。 不能 课堂练习 【导学】P48 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 22 3.灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制 成的器皿放在、的室内，探究它会不会变成灰锡而不能再继续使用 已知：在、 条件下，白锡转化为灰锡的反应的焓变和熵变分别为 、 ( )。 A A.会变成灰锡 B.无法确定 C.只有继续降低温度才会变成灰锡 D.只有继续升高温度才会变成灰锡 课堂练习 【导学】P48 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 23 $