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

第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 1 导入一 根据生活经验,举例说说我们见过的自发过程。 高山流水、自由落体、墨水扩散等。 自然界中的自发过程均有方向性,其相反的方向不能自发进行。自发过程有什么特点呢? 导入二 生活中常见的自发过程: 一、自发过程和自发反应 哪些化学反应可以自发进行? 自发过程和非自发过程 (1)自发过程的含义:在一定温度和压强下,不用借助外力(如光、电、热等)就可以自动进行的过程称为自发过程。 (2)自发过程的特点: ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。 (3)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。 金属生锈、食物腐败等。 一、自发过程和自发反应 2.自发反应和非自发反应 (1)自发反应:在给定的条件下,无需外界帮助,一经引发即能自动进行的化学反应。例如钢铁生锈。 (2)非自发反应:不能自发进行,必须借助某种外力才能进行的反应。 (3)自发反应与非自发反应的辨析 一、自发过程和自发反应 3.应用 (1)自发反应可被用来做“有用功”。例如,H2 的燃烧可设计成燃料电池。 (2)非自发过程要想发生,必须对它做功。例如,通电将水分解为 H2 和 O2。 特别提醒 1.自发过程是在一定条件下不需要外力自动进行的过程。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”只是有发生的趋势,并不代表实际发生,更不能确定发生的速率。“非自发”也不代表不能发生。 一、自发过程和自发反应 小试牛刀 正误判断。 (1)在一定条件下,不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程。 ( ) (2)自发过程不需要任何条件就能发生。( ) (3)室温下冰变成水属于自发过程。( ) (4)能自发进行的反应,反应速率一定很大。 ( ) √ × √ × 一、自发过程和自发反应 2.已知:①2H2+O2 2H2O;②2H2O 2H2↑+O2↑。①是自发反应,②是非自发反应,通过对上述反应的分析,思考: (1)自发反应不需要任何条件就能发生吗? (2)非自发反应一定不能发生吗? 2.(1)自发反应也需要一定条件引发反应,一旦反应后即可自发进行。 (2)非自发反应也能在一定条件下发生。 二、化学反应进行方向的判据 这些自发反应的共同点均是放热反应,即焓变都小于0,体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 总结这些自发反应的共同点是什么。 CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g) ΔH=﹣802.3 kJ/mol 4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l) 4Fe(OH)3(s) ΔH=﹣444.3 kJ/mol 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=﹣571.6 kJ/mol 二、化学反应进行方向的判据 自发过程趋向于最低能量状态的倾向,放热过程常常是容易进行的。这一经验规律就是能量判据,是判断化学反应进行方向的判据之一。 该反应是吸热反应还是放热反应? 该反应能自发进行说明什么? 该反应是吸热反应。说明 ΔH <0有利于反应自发进行,但自发反应不一定要ΔH<0。 二、化学反应进行方向的判据 焓变与化学反应的方向 (1)焓判据:放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①大多数放热反应是可以自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行。例如2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH = +109.8 kJ·mol-1。 ③有些吸热反应在常温下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行。例如,CaCO3(s)分解生成CaO(s)和CO2(g)。 (3)化学反应有向焓变减小的方向进行的倾向,但不能只依据焓变判断化学反应的方向。 二、化学反应进行方向的判据 H2 和Cl2 的扩散 (2)实验解释:不需要外界的任何作用,气体通过分子的扩散自发地混合均匀。 (1)实验操作及现象:两个集气瓶中分别盛有氯气和氢气,开始时中间用玻璃片隔开,当抽掉玻璃片后,可以观察到盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变浅,而盛放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色,最后两瓶中的颜色相同。 二、化学反应进行方向的判据 熵变与化学反应的方向 (1)熵:用来度量体系混乱程度的物理量。符号:S。熵值越大,体系的混乱度越大。 熵变:生成物与反应物的熵值之差。符号:ΔS。ΔS=S(生成物)－S(反应物)。 (2)熵判据:体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,即ΔS>0。 二、化学反应进行方向的判据 (3)熵变与化学反应进行方向的关系:大多数自发进行的化学反应都是熵增的过程,即ΔS>0。有些熵减的过程也能自发进行,如乙烯聚合为聚乙烯的过程等。 (4)熵变是影响反应自发进行的因素之一,但不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。只有孤立体系(与环境既没有物质交换也没有能量交换)或绝热体系(与环境既没有物质交换也没有能量交换),自发过程才向着熵增的方向进行。 二、化学反应进行方向的判据 拓展延伸：熵的大小规律 (1)与物质的存在状态有关:对于同一种物质,气态时熵值最大,液态时次之,固态时最 小,即S(g)>S(l)>S(s)。 (2)与物质的量有关:物质的量越大,分子数越多,熵值越大。 (3)不同物质熵值间的关系:物质的组成越复杂,其熵值越大;一般组成物质的原子种类 相同时,一个分子中的原子数目越多,其混乱度越大,熵值也越大。 (4)常见的熵增过程和熵增反应: 常见的熵增过程:固体的溶解,气体的扩散,水的汽化等。 常见的熵增反应:产生气体的反应,气体物质的量增大的反应。 三、化学反应进行方向的复合判据 可以简单根据焓变或熵变判断反应过程是否能自发进行吗? 自发反应的方向与焓变和熵变有关,但焓变和熵变又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。 三、化学反应进行方向的复合判据 自由能与化学反应的方向之间的关系 (1)自由能:在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功),自由能(符号为G,单位为 kJ/mol)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响: ΔG=ΔH－TΔS 三、化学反应进行方向的复合判据 （2）自由能与化学反应的方向之间的关系:化学反应总是向着自由能减小的方向进行,直到体系达到平衡。即: ①当ΔG<0时,反应能自发进行; ②当ΔG=0时,反应处于平衡状态; ③当ΔG>0时,反应不能自发进行。 三、化学反应进行方向的复合判据 (3)ΔG 不仅与焓变和熵变有关,还有温度有关。 ①当ΔH<0,ΔS>0,反应自发进行; ②当ΔH>0,ΔS<0,反应不自发进行; ③当ΔH>0,ΔS>0或ΔH<0,ΔS<0反应是否自发进行与温度有关,一般低温时ΔH的影响为主,高温时ΔS 的影响为主,而温度影响的大小要视ΔH、ΔS 的数值而定。 三、化学反应进行方向的复合判据 小试牛刀 正误判断。 (1)放热反应一定能自发进行。 ( ) (2)O2 转化变为 O3时,熵减小。( ) (3)熵增的反应一定能自发进行。( ) (4)合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,高温有利于其自发进行。 ( ) （5）由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程。（ ） × √ × √ √ 总结 一、自发过程和自发反应 1.自发过程:在一定温度和压强下,不用借助外力就可以自动进行的过程。 2.自发反应:在给定条件下,无需外界帮助,一经引发即能自动进行的化学反应 二、化学反应进行方向的判据 1.焓变与化学反应的方向 (1)经验规律:大多数放热反应,即ΔH<0的反应可以自发进行,有些吸热反应也可以自发进行。 (2)结论:不能只根据反应的焓变判断化学反应的方向。 21 总结 2.熵变与化学反应的方向 (1)经验规律:体系有自发地向混乱度增加(即熵增,ΔS>0)的方向转变的倾向。许多自发的反应是熵增的反应,也有熵减的反应能自发进行。 (2)结论:不能只根据熵增,熵减来判断化学反应的方向。 三、化学反应方向的复合判据 1.自由能:ΔG=ΔH－TΔS 2.反应方向与自由能的关系: (1)当ΔG<0时,反应能自发进行; (2)当ΔG=0时,反应处于平衡状态; (3)当ΔG>0时,反应不能自发进行。 22 课堂练习 1.下列说法中正确的是 ( ) A.放热反应均是自发反应 B.ΔS 为正值的反应均是自发反应 C.物质的量增加的反应,ΔS 为正值 D.如果ΔH 和ΔS 均为正值,当温度升高时,反应可能自发进行 D 课堂练习 2.下列对熵的理解错误的是 ( ) A.同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小 B.体系越有序,熵值越小;越混乱,熵值越大 C.与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小 D.25℃、1.01×105Pa时,2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)是熵增反应 C 课堂练习 3.下列关于焓变和熵变的说法中正确的是 ( ) A.常温下反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能自发进行,则该反应ΔH>0 B.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小 C.凡是放热反应都是自发的,凡是吸热反应都是非自发的 D.反应2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应ΔH>0 A 课堂练习 课堂练习 下列有关说法正确的是 ( ) A.反应Ⅰ在较低的温度下才可自发进行 B.反应Ⅱ在较低的温度下也可自发进行 C.用生石灰固硫的反应为4CaO(s)+4SO2(g) 3CaSO4(s)+CaS(s) ΔH3,则ΔH3>ΔH2 D.由反应Ⅰ和反应Ⅱ可计算出反应 CaSO4(s) CaO(s)+SO3(g)的焓变 B 谢谢观看 Thank you FormatFactory : www.pcfreetime.com $