第二章第三节 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一

该高中化学课件聚焦化学反应方向的焓判据、熵判据及复合判据，课堂导入通过工业冶炼疑问和生活自发过程实例，引导学生从现象归纳自发特征，再逐步分析能量与混乱度影响，构建“现象-单一判据-复合判据”的认知支架。 其亮点在于以科学思维构建判断模型，结合科学探究与实践分析工业案例，如用自由能公式计算汽车尾气反应自发性，工业制钛中反应改造实例。小结口诀助记，检测题巩固。培养学生证据推理能力，教师可高效开展理论联系实际教学。

第三节 化学反应的方向 第二章 化学反应速率与化学平衡 人教版 高二年级 选择性必修一 Z 1.了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。 2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。 重点：焓判据与熵判据。 难点：焓减、熵增与化学反应方向的关系。 教学目标与重难点 1.为什么工业可以用碳还原法冶炼铁，却不能冶炼铝？ 3C(s)+2Al2O3(s) =3CO2(g) +4Al (s) 2.汽车尾气中的主要污染物是NO和CO，可以用下面的反应处理尾气吗？ 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) 如果不做实验，有什么理论可以用来判断反应的可行性吗？ 课堂引入 冰融化 墨水扩散 高山流水 热茶变凉 思考1：下列过程有何共同点？ 自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自发进行 持续进行 具有方向性：如水自发从高处流向低处，但不能自发从低处流向高处 课堂引入 思考2：以下化学反应是自发的吗？ 铁生锈 自发 2H2+O2=2H2O 电解水 不自发 自发 不自发 化学反应也分可自发进行的和非自发的 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 非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程 氢气燃烧 铁生锈 除铁锈 自发 思考3：结合下图猜想自发反应可能具有什么特点？ 高山流水 暖手 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 势能高→势能低 温度高→温度低 能量高→能量低 焓判据 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq) + Cu (s) △H = -216.8 kJ/mol 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l) △H = -571.6 kJ/mol NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) △H= -57.3 kJ/mol 2Na(s) + 2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g) △H= -636.1 kJ/mol C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol 常见的自发反应： 思考4：吸热反应就不能自发进行了吗？ NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2 (g) ΔH=+31.4kJ/mol 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) ΔH=+109.8kJ/mol Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑ ΔH ＞0 反应放热有利于反应自发进行，但只根据“焓判据”来判断化学反应的方向是不全面的 焓判据 变乱的房间 自发变乱，变混乱了 打结的各种线 散落的书籍 固体溶解 气体扩散 实际应用 熵：用来度量体系混乱程度的物理量 符号：S 单位：J/(mol·K) 同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s) S(l): 69.9 J·mol-1·K-1 S(s): 47.9 J·mol-1·K-1 S(g): 188.7 J·mol-1·K-1 体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大 思考5：不同物质的熵值一样吗？同一个物质的熵值一样吗？ 不同物质熵值不同 熵判据 9 思考6：下列吸热反应为什么能自发进行？ 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g) = 4NO2(g) + O2(g) NH4HCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l) ΔS ＞ 0 ΔS ＞ 0 ΔS ＞ 0 上述反应过程中气体分子数增大，均为熵增大的反应 孤立体系或绝热体系中，反应自发地向熵增（即气体分子数增大）的方向进行 2H2O2(aq) = 2H2O(l)＋O2(g) 2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2 (g) 通常情况下，气体分子数增大的化学反应为熵增的反应 ΔS ＞ 0 熵判据 思考7：在下列变化中，体系的熵将发生怎样的变化？ ①少量的食盐溶解于水中 ②气态水变成液态水 ③4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) === 4Fe(OH)3(s) ④HCl(g) + NH3(g) = NH4Cl(s) ΔS＞0 ΔS＜0 ΔS＜0 ΔS＜0 思考8：反应③④能自发进行吗？说明了什么？ 熵增过程有利于反应自发进行， 但只根据“熵判据”来判断化学反应的方向也是不全面的。 ΔH<0，自发进行 焓判据 ΔS>0，自发进行 熵判据 都不是唯一判据 熵判据 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。 高温自发 低温自发 “正正高温、负负低温” G ：自由能 T：开尔文温度，25℃=298K 复合判据 思考9：用碳还原法冶炼铝可行吗？ 3C(s)+2Al2O3(s) =3CO2(g) +4Al (s) 298K、100kPa下，ΔH = +2171 kJ·mol-1 ΔS = +635.5 J·mol-1·K-1 T＞3416K 才能自发进行，温度过高工业生产难以满足 3C(s)+2Fe2O3(s) =3CO2(g) +4Fe(s) 298K、100kPa下，ΔH = +469 kJ·mol-1 ΔS = +557.8 J·mol-1·K-1 高温下自发 高温下自发 T>841K（即568°C）能自发进行 复合判据 思考10：汽车尾气处理的反应在室温下能自发进行吗？ 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) 298K、100kPa下，ΔH= -746.8 KJ/mol ΔS = -197.5 J/mol·K ΔG ＝ ΔH – TΔS ＝ -746.8 KJ·mol-1 + 298K × 197.5×10-3 KJ·mol-1·K-1 ＝ -687.945 KJ·mol-1 ＜ 0 思考11：能自发进行就表示能实际发生吗？ 室温下可自发进行 ΔG ＜ 0，只能说明反应具备发生的可能性，不表示一定能实际发生，因为还涉及反应速率问题 实际生产中不仅要考虑反应可不可以发生，还要考虑反应速率是否合适 复合判据 水从高处流下来是自发的，但是如果路径很细小，实际流下来是很慢很慢的 14 C(金刚石,s) = C(石墨,s) 298K、100kPa下 ΔH = -1.9 KJ·mol-1，ΔS = +3.36 J·mol-1·K-1 由于金刚石结构很稳定，反应的能垒非常高，常温下该反应非常非常慢（可认为几乎不反应） 实际应用 工业制钛 ①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH= +161.9KJ/mol ΔS＝-38.4 J·mol-1·K-1 ②Mg+ TiCl4=Ti+ MgCl2 工业上“改造”反应 2C(s,石墨)+ O2(g) = 2CO(g) ΔH=-221.1KJ/mol ΔS＝+179.4 J·mol-1·K-1 TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-59.2KJ/mol ΔS＝+141.0 J·mol-1·K-1 任意温度不自发 任意温度自发 实际应用 化学反应的方向 焓判据 ΔH ＜ 0 熵判据 ΔS ＞ 0 复合判据 ΔG ＝ ΔH – TΔS ＜ 0 易错点： ΔG＜0，只能说明反应具备发生的可能性，不表示一定能实际发生，因为还涉及反应速率问题 自发的反应也可能需要特定的反应条件，比如氢气和氧气常温能自发，但也要点燃 “正正高温、负负低温” 课堂小结 1.下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A、2N2(g)+O2(g)=2N2O(g)　ΔH = +163 kJ/mol B、Ag(s)+Cl2(g)=AgCl(s)　 ΔH = -127 kJ/mol C、H2O2(l)=O2(g)+H2O(l)　 ΔH = -98 kJ/mol D、HgO(s)=Hg(l)+O2(g)　 ΔH = +91 kJ/mol C 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 课堂检测 3.下列对化学反应预测正确的是(　　) 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 B 课堂检测 4．以下判断正确的是(　　) A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应低温才能自发 B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，所以△S＞0时反应必能自发 C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．化学反应的速率越大，表明反应的活化能越小，故反应进行的程度就越大 C 课堂检测 $