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（2019）选择性必修1

新人教版 《选择性必修一》 化学反应的方向 THE DIRECTION OF THE CHEMICAL REACTION 8 授课人：化学张的课后碎笔 ●●●0●●●● ●●●●e●●e L 生活中的自发与非自发过程 飞流直下：不借助外力 自发 高处 非自发 队D年 排水：借助水泵，持续消耗电能 低处 2 自发过程与自发反应 自发 非自发 自发 过程 过程 反应 定的条件下， 在一定条件下， 在给定的一组条件 不需要其它外力作用 需要持续外力作用才 下，一个反应可以自发 就能自动进行的过程 能维持进行的过程。 地进行到显著程度，就 称为自发过程。 称为自发反应。 如何判断一个反应能否自发进行？ 3 推 能量变化：高山流水 → 化学 反应 高能状态 水总是自发地从高处往低 处流—有趋向于最低能量状 态的倾向。 低能状态 4 [拓展延伸]：热成像技术 热成像技术是根据所有物体都发 事实来实现的。尽管许多物体从 不出什么，但在其上仍有冷热之 助热图上的颜色可以看到温度的 红色、粉红表示比较高的温度， 蓝色和绿色表示了较低的温度。 热这一 外表看 分。借 分布： u ■● [观察各反应的热成像，总结其能量变化的相同点] 热成像 $美丽科学 6 焓判据 △H 化学反应进行方向的焓判据 能量变化 多数能自发进行的化学反应 是放热反应。 焓判据(enthalpy) 自发过程的体系趋向于从高能状 态转变为低能状态（△H<0)； △H<O的反应有自发进行的倾向。 反应物的总能量高 放热反应 △H<O 生成物的总能量低 8 [拓展延伸]：热力学第二定律 热量不能从低温物体传向高温物体，而不引起其它变化。 克劳修斯 呵呵..反弹！ 攻击！ 9 [交流与讨论] 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) △H=+109.8kJ/mo (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9kJ/mol NaHCO3(s)+HCI(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(I) △H=+31.4KJ/mol 思考①：自发反应一定要△H<O? 结论：△H<O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H<0。 焓变是反应能否自发进行一个因素，但不是唯一因素。 思考②：这些反应的物质状态变化有哪些相同点？ 结论：反应后气体分子数增多。 10日 熵判据 △S 化学反应进行方向的熵判据 >熵(entropy) 定义：描述体系混乱度的物理量。 符号：S单位：Jmo1K1。 体系混乱度越大，熵值越大； 体系混乱度越小，熵值越小。 △S=S生成物总熵 S 反应物总熵 △S越大，越有利于反应自发进行 品 导 品 0 8 T 0 10 20 30 40 50 >熵增原理（又称为熵判据）。 体系有自发向混乱度增加的方 向变化的倾向。（即熵增△S>0) 12 化学反应进行方向的 蒸汽扩散 熵判据 趋向于体系混乱度增大 火柴散落 品红在水中扩散 13 [实验探究]：气体的自发扩散过程 思考与交流： 将分别装有氢气（无色）与氯气（黄绿色） 玻 的两个集气瓶之间的玻璃板澈走， 会看到什么样的实验现象？ 氢气 璃板 氯气 14 火花学院 气体的自发扩散过程 火花学院 [拓展延伸]：从概率角度分析“熵增”的原理 4个不同颜色小球分布在同一个盒子中的概率只有1/8，远远小 于分布在不同盒子中的概率。若将小球的数目放大到1千、1万、甚至 1亿，分布在同一个盒子中的概率将小到几乎可以忽略不计。 ● A B A B. A B B ● ● ● ● B A B A B ● A B· ● ● A B ● A B● A B ● A B ● ● ● ● ● A B A B A B B 16 ：化学反应进行方向的熵判据 导致熵增（△S>0)的一些因素 ·同一物质状态改变：由于气态分子比液态的分子中的间隔要大， 而液态分子比固态分子的间隔要大，所以，S(g)>S)>S(s) ·生成气体或反应过程中气体物质的量增多的反应。 熵增 熵增 00 8888 固体 液体 气体 17 :熵判据的相关应用：工业上制取金属钾 Na ( KCI NaCl)K (9) 熔点：882.9℃ 熔点：759℃ 控制温度，利用熵增， 将不可能变成可能 18 ：熵判据的相关应用：冶炼粗硅 判断下列哪个反应方程式是正确的？ 硅芯片 高温 C+Si02=Si+CO21 高温 2C+Si02=Si+2C01 19 [交流与讨论] 思考：自发反应一定是△S>0的反应吗？ 结论：△S>O,有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S>O。 熵变是反应能否自发进行一个因素，但不是唯一因素。 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △S<0 4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O)=4Fe(OH)3(s) △S<0 20日 目 复合判据 △G 化学反应进行方向的复合判据 研究表明：在等温、等压条件下封闭体系中， 自由能的变化综合反应了体系的焓变和熵变 对自发过程的影响： △G=△H-T△S (G:自由能T:绝对温度) 反应进行方向的判断方法： △G=△H-T△S<O 反应能自发进行 △G=△H-TAS>0 反应不能自发进行 △G=△H-T△S=O 反应达到平衡状态 美国物理化学家吉布斯 22 [对点小练]：2022•湖南卷真题 已知△G=△H-T△S,△G的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略△H、 △S随温度的变化。若△G<0,则该反应可以自发进行。根据下图判断： 600C时，下列反应不能自发进行的是C 300 A.C(s)+02(g)=C0,(g) 200 TiO-(s)+2Cl(g)=TiCl(g)+O(g) 100 B.2C(s)+02(g)=2C0(g) 0 -3001 C(s)+O2(g)=CO(g) C.Ti0,(s)+2C1,(g)=TiC14(g)+02(g) -400 -500 2C(S)+02g)=2C0(g) D Ti02(s)+C(s)+2C1,(g)=TiC14(g)+C0,(g) 500 600 700 800 900 1000 1100 温度/℃ 耦合一个自发反应，将不可能变成可能23 [变式训练]：工业上由辉铜矿制铜 已知反应①的△G>0不能自发进行，如何将才能将Cu2S转化为Cu? 「① Cu2S(s)=2Cu(s)+S(s) △G=+86.2KJ/mo ② S(s)+02(g)=S02(g) △G=-300.4KJ/mo Cu2S(s)+02(g)=2Cu(s)+SO2(g) △G=-214.2KJ/mol 耦合一个自发反应，将不可能变成可能 24 :[思考]：自发性与温度是否有关？ △H>0 △S>0 高温下自发进行 低温下自发进行 △H<0△S<0 冰 水 25日 温度调控反应的自发性 △ △G=△H-TAS △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 记忆口诀：“大大 S △H>0 △S>0 高温下 反应自发进行 △H △H>0 △S<0 所有温度下 反应不能自发进行 高温，小小低温 26 [对点小练] 判断下列反应什么条件下能自发进行 (1)钠与水反应 (2)NH3(g)+HCI(g)=NH4CI(s) (3)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) (4)2CO(g)=2C(s)+O2(g) ? △H<0△S>0 自发进行 △H<O 低温自发进行 △H>0 高温自发进行 △H>0 △S<0 非自发进行 27 :[对点小练]：2021湖南卷真题 氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通 过下面两种方法由氨气得到氢气。 化学键 N=N H-H N-H 方法：氨热分解法制氢气 键能E/(kJ·mo) 946 436.0 390.8 相关化学键的键能数据 定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题： (1)反应2NH3(g)≥N2(g)+3H2(g),△H=+90.8kJmo1; (2)已知该反应的△S=198.9小mo1K1,在下列哪些温度下反应能自发 进行？CD(填标号) A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃ 28 ：2021•湖南卷真题解析 0 273.15K △G计算中C与K的转化 0°C=273.15K m℃=(m+273.15)K 2 0 K 29 昆 课堂小结 ：课堂小结：化学反应进行方向的判据 复合判据 吉布斯自由能减小的方向，就是反 △G 应容易进行的方向（么G<0) 焓判据 熵判据 能量降低的方向 △H S 熵增的方向，就是反应容 就是反应容易进 易进行的方向（△S>0)。 行的方向（△H<0)。 31 课堂小结：化学 化学反应方向 反应进行方向的两大助力 烩减 32 注意事项 1、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定 会发生和过程发生的速率。 例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能 完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。再如涂有防锈漆和未涂防 锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。 2、在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。 例如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温可使石灰石分解；高温高压 石墨转化为金刚石，实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程 的本质仍然是非自发性的。 33 同 课外拓展 热力学第二定律 克劳修斯表述： 热量不能自发地 从低温物体转移 到高温物体。 吉布斯提出 吉布斯自由 玻尔兹曼指出在 能等概念 自然过程中，一 个孤立系统的总 混乱度(“熵”) 不会减小小 阅读推荐： 《生命是 生命是什么 助送学家村生命的置制和民索 生命是什么 物理学家对生命的理解和思索 (典)线不·地调器 方增左兰芬课 20世纪伟大的科学经典之一 WEX(51Fr96.950415.Loll 对理学分物荐10的4如址中文每料河游 发到DN人的构并时推行平生地学运四的关键弹门 位度河以一种冷人酸松阳量风文笔被这有生命◆人？西 室到的发量肉容深小两有难。假风分美线，手乘量？到发会的源理 迎的流者有义、不有无超显最好粉品之一 海南出版社 小来女版社 什么》 “热力学第二定律是一个最深刻、最普遍的 定律，它有着自身忧郁的美，像所有重要定律一 样，引起人们的崇敬之情。 在人体的生命化学活动中，自发和非自发过 程同时存在，相互依存。因为熵增的必然性，生命 体不断地由有序走回无序，最终不可逆地走向老化 死亡。从某种角度来讲，生命的意义就在于具有 抵抗自身熵增的能力，即具有熵减的能力。 埃尔温·薛定谔 36 化学反应的方向 THE DIRECTION OF THE CHEMICAL REACTION