2.3 化学反应的方向-2026-2027学年高二化学选择性必修1【同步课件】

该高中化学课件聚焦化学反应方向判断，涵盖自发过程、焓变、熵变及ΔH-TΔS复合判据。通过冰融化、锌置换铜等生活实例导入，从现象到本质构建“自发过程-单一因素（焓/熵）-综合判据”的学习支架。 亮点在于融合科学思维与科学探究，如通过NH₄Cl与Ba(OH)₂·8H₂O吸热反应实验探究熵增本质，用ΔH-TΔS模型分析温度对反应方向的影响。采用生活实例导入、实验辅助理解的教学方法，帮助学生形成“宏观-微观-符号”认知，教师可借助清晰脉络提升教学效率。

高中化学人教版（2019）选择性必修1 第三节 化学反应的方向 第二章 化学反应速率与化学平衡 学习目标 重点 理解自发过程的方向性和自发反应的条件。 掌握焓变和熵变的概念，及熵增原理。 运用 ΔH-TΔS 判断反应方向，明确当 ΔH-TΔS＜0 时反应可自发进行。 难点 区分熵增过程的本质是体系混乱度增大，避免与焓变概念混淆。 理解温度对反应方向的影响，能结合 ΔH 和 ΔS 的符号判断不同温度下的反应可行性。 明确反应自发性仅指方向可能性，与反应快慢无关 生活中冰在室温会融化，瀑布从高处流向低处，这些自然变化有方向。化学反应也一样！锌片放入硫酸铜溶液能置换出铜，可铜片放入硫酸锌溶液却没反应。为什么有的反应能自动发生，有的不行？今天探究 “化学反应的方向”，一起找出自发反应的秘密，学习用焓变、熵变判断反应方向，解锁化学反应方向的 “密码”！ 化学与生活 为什么这些现象具有方向性？自然界中是否存在‘可逆’的自发过程？ 水从高处自发流向低处，反之需外界做功 香水扩散使整间屋子充满香味，而香气不会自发聚集 铁器在潮湿空气中自发生锈，生锈的铁不会自发变回铁单质 化学反应的方向 自发过程与自发反应 1.自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。 3.特点： （1）具有方向性，即某个方向的过程在一定条件下是自动进行的，而其逆方向的过程在该条件下肯定不能自动进行。 （2）体系倾向： 高能状态 低能状态 对外部做功 或向外部释放能量 有序状态 无序状态 （密闭条件下） 化学反应的方向 1.自发过程 化学反应的方向 与自然界中的许多变化一样，化学反应具有方向性。 与同学讨论下列反应在室温下能否自动进行。如能自动进行，请写出相应的化学方程式。 1. 水分解成氢气和氧气的反应。 2. 氯气与溴化钾溶液的反应。 3. 乙烯与溴单质的四氯化碳溶液的反应。 4. 氮气和氧气生成一氧化氮的反应。 不能 能 不能 能 Cl2 + 2KBr === Br2 + 2KCl CH2== CH2 + Br2 CH2BrCH2Br 2.自发反应 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应，就称为自发反应。 （1）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。 如铁在潮湿的空气中生锈是自发进行的，而在该条件下铁锈变为铁一定不能自发进行。 （2）自发反应是指该反应过程有自发进行的倾向，但不一定能够实际发生，发生时速率也不一定大，非自发反应在一定条件下也可能发生。 如煤的燃烧是自发反应，但在常温下不能自发进行。 化学反应的方向 自发过程与自发反应 4.联系：自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应；而自发反应一定是自发过程。 5.自发反应的常见易错点： （1）自发反应不一定能实际发生，非自发反应在一定条件下可能发生。 （2）反应的自发性只能用于判断反应自发进行的倾向，而不能确定反应能否实际发生及发生时的速率。 反应能否发生还与反应条件有关，例如，酒精的燃烧是一个自发反应，但需要借助外界条件“点燃”才能发生。 化学反应的方向 化学反应的方向与焓变的关系 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可能原因吗？ △H= -2217.5 kJ·mol-1 △H= -822 kJ·mol-1 △H= -1648.4kJ·mol-1 C3H8(g) + 5O2(g) == 3CO2(g) + 4H2O(l) 2Na(s) + Cl2 (g) == 2NaCl(s) 4Fe(s) + 3O2(g) == 2Fe2O3(s) H2(g) + F2(g) == 2HF(g) 上述反应表明，在恒压下，有些自发进行的化学反应是放热的（ΔH＜0）。但事实也证明，有些能自发进行的化学反应却是吸热的（ΔH＞0）。 △H= -546.6kJ·mol-1 化学反应的方向 【实验探究】 向干燥的锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体。在一小木板上洒少量水，将锥形瓶放在木板上。再向其中加入约40 g氢氧化钡晶体［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。片刻后拿起锥形瓶，观察实验现象并思考如下问题： 1. 该反应是吸热反应还是放热反应？ 2. 该反应能自发进行的可能原因是什么？ 化学反应的方向与焓变的关系 氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应 化学反应的方向 2N2O5(g)＝4NO2(g) + O2(g) △H= ＋56.7kJ/mol (NH4 ) 2CO3(s) ＝NH4HCO3(s)+NH3(g) △H= ＋74.9kJ/mol NaHCO3(s)+HCl(aq) ＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l) △H= ＋31.4kJ/mol 如，通过实验知道，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的，但是这个反应却是可以自发进行的。又如： 这些吸热反应都是可以自发进行的。所以，不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向。 化学反应的方向与焓变的关系 化学反应的方向 焓判据 焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，用焓变(△H)来判断反应进行的方向，称为焓判据。 大多数放热反应可以自发进行（△H＜0）。 △H= -285.8 kJ·mol-1 △H= -216.8 kJ·mol-1 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4(aq)+ Cu(s) 有些吸热反应也能自发进行（△H＞0）。 2N2O5(g)＝4NO2(g) + O2(g) △H= ＋56.7kJ/mol NaHCO3(s)+HCl(aq) ＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l) △H= ＋31.4kJ/mol 化学反应的方向 化学反应的方向与焓变的关系 有些吸热反应在室温下不能自发反应，但在较高温度下能自发进行(△H＞0)。 结论：焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素，因此，不能直接用放热(△H＜0)或吸热(△H＞0)来判断化学反应能否自发进行。 CaCO3 (s) === CaO(s) + CO2(g) 高温 下列两个过程均吸热： 1.硝酸铵的溶解 2.氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应 NH4NO3 (s) === NH4+(aq) + NO3-(aq) 2NH4Cl (s) + Ba(OH)2·8H2O(s) === 2NH3(g) + BaCl2(s)+10H2O(l) 化学反应的方向 【思考】下列自发过程的熵变有何特点？ (1)冰→ 液态水 → 水蒸气 (2)氯化钠晶体溶于水 (3)自发进行的吸热反应： N2O5分解：2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)    ΔH=+56.7kJ/mol 碳酸铵的分解：(NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ/mol 共同点：熵（S）增加 ΔS=S产物总熵－S反应物总熵 化学反应的方向与熵变的关系 化学反应的方向 分析之前三个变化过程，它们具有共同的特点： 硝酸铵溶解前，晶体中硝酸根离子与铵根离子规则排列，溶于水后形成水合离子，无序地分散在溶液中，即体系的混乱度增大； 碳酸钙分解成二氧化碳气体，氯化铵晶体与氢氧化钡晶体反应生成氨气，气体的产生会导致体系的混乱度增大。 由此，我们能否推测：体系的混乱度增大，反应就能自发进行？ 化学反应的方向与熵变的关系 化学反应的方向 2.熵变与反应方向 （1）概念： 熵是衡量体系混乱度的物理量，符号为 S ，单位通常为J/(mol·K)。 熵值越大，体系的混乱度越大。 （2）影响因素： ① 物质的种类：同一条件下，不同物质的熵值不同。 ② 物质的状态：同一物质的物质的量相同时，熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。 化学反应的方向 熵变 1.概念：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为△S。 △S=S(产物）-S(反应物） △S>0，熵增反应 △S<0，熵减反应 2.表达式： 3.熵变规律： 对于有气体（可以是反应物也可以是生成物）参与且气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增(△S>0)的反应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减(△S＜0)的反应。 化学反应的方向 1.熵的定义：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。 化学反应的方向与熵变的关系 2.熵的意义：熵值越大，体系的混乱度越大。 3.影响因素： （1）物质的种类：同一条件下，不同物质的熵值不同。 （2）物质的状态：同一物质的物质的量相同时，熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。 化学反应的方向 3.常见的熵增大和熵减小过程 熵变 熵增大过程 熵减小过程 物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程 固体的溶解过程、物质的扩散过程 气体的物质的量增大的反应 气体的物质的量减小的过程 物质由气态到液态、由液态到固态或由气态到固态的过程 化学反应的方向 熵判据 熵判据：在密闭体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变大于零，这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。 许多熵增大的反应（△S＞0）在常温、常压下可以自发进行： 2H2O2 (aq) == 2H2O(l) + O2(g) 有些熵增大的反应（△S＞0）在较高温度下可以自发进行： C(s，石墨) + H2O(l) ＝ CO(g)+H2(g) 有些熵减小的反应（△S＜0）在一定条件下也可以自发进行： NH3(g) + HCl(g) ＝ NH4Cl(s) 化学反应的方向 熵变不是决定反应能否自发进行的唯一因素，因此，不能直接用熵增大(△S＞0)或熵减小(△S＜0)来判断化学反应能否自发进行。 熵判据 自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。 熵变与反应方向的关系： （1）许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。 （2）少数熵减的反应在一定条件下也可以自发进行。 化学反应的方向 1.判断下列过程的熵变（ ΔS ）大于零还是小于零。 ①H2O(s)→H2O(l)→H2O(g) ②CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) ③NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq) ④ 2.下列变化过程中，ΔS<0的是（ ） A.氯化钠溶于水中 B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s) C.干冰的升华 D.H2O2(l)在二氧化锰催化下生成H2(g)和H2O(l) ΔS>0 ΔS>0 ΔS>0 ΔS<0 B ΔS增大： ①同种物质状态s→l→g ②同种态物质的量（化学计量数）增大 化学反应的方向 3．下列对熵变的判断中不正确的是(　　) A．少量的食盐溶解于水中：ΔS＞0 B．纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0 C．气态水变成液态水：ΔS＞0 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0 C 化学反应的方向 1876年，吉布斯提出自由能变化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。 在等温、等压条件的封闭体系中， ΔG=ΔH-TΔS T为热力学温度，为正值 体系的自由能变化 当△G＜ 0 时， 反应能自发进行 当△G ＞0时，反应不能自发进行 当△G＝0 时，反应达到平衡状态 注意：∆G这个判据指的是在T、P一定的条件下反应自动发生的趋势，即反应发生的可能性，并不能说明反应能否实际发生和发生的速率！ 化学反应的方向 24 对反应进行方向判断的讨论 △H △S ∆H>0 ∆S<0 所有温度下 反应不能自发进行 ∆H<0 ∆S<0 低温下 反应自发进行 ∆H>0 ∆S>0 高温下 反应自发进行 ∆H<0 ∆S>0 所有温度下 反应自发进行 化学反应的方向 归纳总结 焓判据 熵判据 复合判据 放热过程中体系能量降低，ΔH＜0， 具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故焓变只是影响反应反向的一种因素 ①熵的大小：同种物质，熵值：气态>液态>固态 ②熵判据：体系的无序程度增加(即熵增)，ΔS＞0反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也能自发进行，故熵变只是影响反应方向的一种因素 ＞0，反应不能自发进行 ΔH-TΔS =0，反应达到平衡 ＜0，反应能自发进行 化学反应的方向 随堂训练 1.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法正确的是(　　) A．该反应是熵增大的反应 B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂 C．该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是增大反应的速率 D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应 C 化学反应的方向 随堂训练 C 2.下列说法正确的是 （ ） A. 放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B. 自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变 C. 自发反应在恰当条件下才能实现 D. 自发反应在任何条件下都能实现 化学反应的方向 随堂训练 3.下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A．反应3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)在一定条件下能自发进行， 说明该反应的ΔH＞0 B．常温下反应2Na2SO3(s)＋O2(g)=2Na2SO4(s)能自发进行，则ΔH＜0 C．反应2Na2O2(s)＋2CO2(g)=2Na2CO3(s)＋O2(g)能自发进行， 则该反应的ΔH＞0 D．一定温度下，反应2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH＜0 B 化学反应的方向 随堂训练 4.石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C(石墨) + O2 (g) = CO2(g) ΔH=-393.51 kJ·mol-1 C(金刚石) + O2 (g) = CO2(g) ΔH=-395.41 kJ·mol-1 关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（ ） A.石墨转化成金刚石是自发进行的过程 B.金刚石转化成石墨是自发进行的过程 C.金刚石比石墨更稳定 D.金刚石比石墨能量低 B 化学反应的方向 $