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

选择性必修1 化学反应原理 第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 2.2.23 化学反应的方向 如何表示化学反应进行的快慢？ 如何表示化学反应的限度？ 如何判断化学反应进行的方向？ 反应进行的方向 2H2+O2 = 2H2O 点燃 2H2O = 2H2↑+O2 ↑ 电解 自发反应：在一定条件下（如：温度），不需外界持续的帮助（如：电）就能自动进行的反应。 1、在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的过程或反应，称为自发反应。 2、反应总是在-定条件下进行的。要讨论反应的自发性，也要指明反应条件。如果没有交代反应条件,只讲“某某反应不自发”“某某反应自发”, 实际上是指在常温常压下进行的反应。如，反应CaCO3== CaO + CO2↑在常温常压是非自发的，而在高温下则是自发发生的。 用吉布提自由能计算公式(△G=△H-T△S)来判断反应能否自发进行时，可以看到T对△G的值有影响，在某些情况下，可能决定△G是大于0还是小于0；式中H是一个与温度、 压强有关的物理量。因此,讨论△G是大于0还是小于0,实际上也是在-定温度与压强下进行的。 3、 “外界帮助” 这句话中，指的是为反应体系提供能量。”帮助” 并不是指提供反应发生的温度和压强等反应条件,也不是点燃使用催化剂等等。一定的温度，一定的压强是反应所需的反应。很多场合下，提高温度往往是为了加快反应速率。合成氨反应在常温常压下，4G<0，是放热的自发反应。但是,常温常压下实际上无法觉察到反应的发生，只有在高温、压、催化剂存在下,才有实际的应用价值。又如，硝酸铵NH4NO3的分解反应，cH<0 aS>0,在任何温度下都能自发进行。在常温常压下，反应速率慢，难以观察到反应的发生。但加热到高温,或受猛烈撞击，发生爆炸性分解: 2NH4NO3=N2↑+O2↑+4H2O。撞击或加热大大提高反应速率,发生剧烈分解。氢气氧气化合成水的反应在常温下也是自发的。常温下将H2与O2混合,不能观察到有明显现象,在氢氧燃料电池中，反应在常温下就能进行。在钯粉催化下H2与O2的混合气体也能快速生成水。点燃氢氧气,能迅速化合成水，也只是加速了反应速率。 4、从热力学分析，”外界帮助” 指的是对体系做"有用功”。例如，水的分解在常温常压下是不自发的，但通电,为体系提供电能，可以使水分解成H2和02。电解反应都是非自发反应"通电”对体系做有用功，使反应在常温常压下得以进行。而原电池反应是自发反应，它能对外作电功。自发反应和其他自发过程一样, 具有对外作功的能力。因此，自发反应和非自发反应的区别在于在-定条件下，反应的发生是需要外界对体系作功,还是反应体系具有能对外界作功的能力。 钾和水反应 铁生锈 从吸放热的角度分析，这些反应有什么共同特点？ 锌和酸反应 一、化学反应进行的方向与焓变 能量判据（焓判据）：自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态，即△H＜0的反应有自发进行的倾向。 能量越低越稳定 一、化学反应进行的方向与焓变 观察下列自发反应的特点： Zn(s) + CuSO4(aq) = ZnSO4(aq) + Cu(s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ∆H = -571.6 kJ·mol-1 2N2O5(g) ＝ 4NO2(g)+O2(g) ∆H = +109.8kJ/mol NaHCO3(s) + HCl(aq) = CO2(g) + NaCl(aq) + H2O(l) ∆H = +31.4kJ/mol ∆H < 0 有利于反应自发进行，但不是唯一因素。 【总结】 不能只根据 放热 或 吸热 来判断 化学反应的方向。 二、化学反应进行的方向与熵变 气体扩散 墨水扩散 分析上述过程有什么共同特点？ 熵判据：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，即△S＞0的反应有自发进行的倾向。 二、化学反应进行的方向与熵变 熵 ( S ) 描述 体系混乱度 的物理量 体系混乱度越大，熵值越大； 同种物质的熵值与其存在状态有关： 熵值 S(g) ____ S(l) ____ S(s) ＞ ＞ 固态 液态 气态 熵增 熵增 熵变：△S=S生成物总熵－S反应物总熵 二、化学反应进行的方向与熵变 观察下列自发反应的特点： Zn(s) + H2SO4(aq) = ZnSO4(aq) + H2(g) 2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g) 2NO(g) + 2CO(g) ＝ N2(g) + 2CO2(g) 　 Fe(OH)2(s) +O2(g) + H2O(g) ＝ Fe(OH)3(s) ∆S ＞ 0 有利于反应自发进行，但不是唯一因素。 【总结】 不能 只根据 熵增 或 熵减 来判断 化学反应的方向。 三、化学反应进行的方向与自由能 反应 能否自发 △H △S HCl + NaOH = NaCl +H2O √ （<0） （<0） Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ √ （<0） （>0） NH4Cl+Ba(OH)2=BaCl2+2NH3↑+2H2O √ （>0） （>0） NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ √ （>0） （>0） 自由能ΔG ΔG = ΔH﹣TΔS Δ G ＜ 0 反应能自发进行 Δ G ＞ 0 反应不能自发进行 Δ G ＝ 0 反应处于平衡状态 不能 只根据 熵增 或 熵减 来判断 化学反应的方向。 小结 不能 只根据 熵增 或 熵减 来判断 化学反应的方向。 金红石 钛单质 1791年，人们就在金红石的矿物中发现了钛金属，已知制钛的第一步： TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(l) + O2(g) △H>0 为什么第一步反应在任何温度下都不能正向进行？如何改进？ 经过不断地研究和尝试，在1910年，科学家终于解决了制钛的第一步反应，即在反应中适当加入石墨（C），发生反应： TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) = TiCl4(g) +2CO(g) △H<0 【2022届肇庆二模】 假设你是一名化工厂工程师，需要把一个化学反应投入生产，针对化学反应而言，你需要考虑哪些问题？ 生产的可行性问题 生产的效率问题 产率问题 ——化学反应的速率 ——化学平衡 ——反应进行的方向 Lavf57.83.100 $