【化學(xué)】2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修一 化學(xué)反應(yīng)的方向 課件

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向【情景思考】

汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它們是現(xiàn)代化城市中的重要大氣污染物。為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣的想法。2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)該方法是否可行，并說明理論依據(jù)。探究學(xué)習(xí)一反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向【問題討論】1．什么叫自發(fā)反應(yīng)？2．觀察下列幾個(gè)自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。①4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s)

ΔH＝－444.3kJ·mol－1②2Na(s)＋2H2O(l)＝2NaOH(aq)＋H2(g)ΔH＝－368kJ·mol－1③2H2O2(l)＝2H2(g)＋O2(g)ΔH＝－571.6kJ·mol－1④NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)＝CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋37.30kJ·mol－1(1)放熱反應(yīng)是否都能自發(fā)進(jìn)行？吸熱反應(yīng)是否都不能自發(fā)進(jìn)行？(2)能否僅用反應(yīng)焓變來判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？在一定條件下，具有自動(dòng)發(fā)生傾向的化學(xué)反應(yīng)。多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，放熱反應(yīng)不一定自發(fā)進(jìn)行。不能不少吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。1．多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是

反應(yīng)。2．不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。3．ΔH

0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，

但不能僅用反應(yīng)焓變來判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?！練w納總結(jié)】自發(fā)反應(yīng)與吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的關(guān)系放熱<【理解應(yīng)用】(1)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，一定是放熱反應(yīng)(

)(2)焓變是一個(gè)與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的因素，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)(

)(3)凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的(

)(4)一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)是放熱還是吸熱(

)××√×××√判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。2．不能用焓判據(jù)解釋的自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)過程是(

)A．鐵在潮濕空氣中生銹

B．天然氣的燃燒C．銅在潮濕空氣中產(chǎn)生銅綠

D．NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應(yīng)產(chǎn)生NH3探究學(xué)習(xí)二反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向【問題討論】1.請(qǐng)描述熵(S)和反應(yīng)的熵變(ΔS)的概念？寫出熵與熵變的單位，熵值大小與體系的無序程度有什么關(guān)系？2.下列過程屬于熵增加過程的是_____________(填序號(hào))，判斷的理由是

________________________________________________________。①硝酸銨固體溶于水②水汽化

③墨水在水中擴(kuò)散④氨氣在空氣中擴(kuò)散熵(S)：描述體系無序程度的物理量。J·mol－1·K－1反應(yīng)的熵變：在一定條件下，反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物的總焓之差。J·mol－1·K－1

體系的無序程度越大，體系的熵值就越大。①②③④

這些過程均是無序程度增大的過程3.對(duì)同一物質(zhì)，熵值大小與其不同的狀態(tài)有何關(guān)系？總結(jié)哪些因素影響體系熵值的大??？同一物質(zhì)在三態(tài)時(shí)的熵值大小順序：一般為氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。純物質(zhì)熵值的大?。?/p>

與物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)以及溫度、壓強(qiáng)等因素有關(guān)?！締栴}討論】4．請(qǐng)觀察下列反應(yīng)，思考以下問題。①2H2O2(aq)＝2H2O(l)＋O2(g)②NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)＝CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)③C(s，石墨)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)③C(s，石墨)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)

⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)＝Al2O3(s)＋2Fe(s)

ΔS＝－39.4J·mol－1·K－1(1)判斷①～④的ΔS是的正負(fù)，并解釋理由。(2)熵增反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行嗎？熵減反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行嗎？(3)判斷熵變?chǔ)與能否自發(fā)進(jìn)行的關(guān)系？【問題討論】ΔS＞0均產(chǎn)生氣體，無序程度增大不一定不一定ΔS＞0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，不能僅用反應(yīng)熵變來判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。【知識(shí)總結(jié)】

1．熵、熵變的概念化學(xué)反應(yīng)過程中發(fā)生熵變。對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。【知識(shí)總結(jié)】

2．影響熵值大小的因素物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)以及溫度、壓強(qiáng)等因素。同一物質(zhì)，S(高溫)＞S(低溫)；S(g)＞S(l)＞S(s)。3．反應(yīng)熵變正負(fù)判斷依據(jù)(1)物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)或氣態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或的反應(yīng)過程中，ΔS＞0。(2)

對(duì)于一個(gè)特定的氣相反應(yīng),氣體體積增大的反應(yīng)，一般ΔS＞0。4．熵變與反應(yīng)方向①熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。②某些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。③不能僅用反應(yīng)熵變來判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?！局R(shí)總結(jié)】【理解應(yīng)用】(1)在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大 (

)(2)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)是一個(gè)熵增加的反應(yīng)(

)(3)熵增加的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行(

)(4)焓變與熵變均不是決定一個(gè)反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素(

)(6)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)(

)×√××√判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)?！獭獭?．已知碳酸鈣在常溫下不能分解，但在高溫下可以分解，觀察碳酸鈣分解在常溫和高溫下的焓變，CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)

ΔH(298K)＝＋178.2kJ·mol－1；ΔH(1200K)＝＋176.5kJ·mol－1。由此可見，對(duì)于焓變不大的______反應(yīng)，反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，不僅與焓變、熵變有關(guān)，還與反應(yīng)的______有關(guān)?！纠斫鈶?yīng)用】吸熱溫度探究學(xué)習(xí)三用焓變與熵變綜合判斷反應(yīng)方向1．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)在等溫、等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向可用反應(yīng)的焓變和熵變來綜合判斷。ΔH－TΔSΔH－TΔS<0反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行ΔH－TΔS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)ΔH－TΔS＞0反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行2．文字表述在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH－TΔS<0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。3．相關(guān)規(guī)律(1)ΔH

0，ΔS

0的反應(yīng)，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行；(2)ΔH

0，ΔS

0的反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行；(3)ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大時(shí)，

對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。①當(dāng)ΔH<0，ΔS<0時(shí)，

下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；②當(dāng)ΔH>0，ΔS>0時(shí)，

下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

(4)當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反時(shí)，且大小相差懸殊時(shí)，某一因素可能占主導(dǎo)地位。①常溫下的放熱反應(yīng)，

對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。②常溫下的吸熱反應(yīng)，

對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。<>><溫度低溫高溫焓變熵變【理解應(yīng)用】(1)自發(fā)反應(yīng)在任何條件下均可發(fā)生(

)(2)當(dāng)溫度升高時(shí)，吸熱且熵增加的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行(

)(3)ΔH＜0，ΔS＞0的反應(yīng)在溫度低時(shí)一定能自發(fā)進(jìn)行(

)(4)一定溫度下NH4HCO3(g)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)

ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自發(fā)進(jìn)行，原因是ΔS＞0(

)(5)一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0，ΔS＞0(

)×√××1．判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)?！痢痢獭獭纠斫鈶?yīng)用】1．正誤判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(6)反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＜0(

)(7)反應(yīng)CO2(g)＋C(s)==2CO(g)的ΔS＞0，ΔH＜0(

)(8)反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0，可自發(fā)進(jìn)行的溫度條件是低溫(

)×√××√√2．下列說法不正確的是(

)A．反應(yīng)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的ΔH<0B．反應(yīng)H2S(g)+ZnO(s)=H2O(g)+ZnS(s)在一定條件下可自發(fā)進(jìn)行，且ΔS<0，則ΔH>0C．反應(yīng)3C(s)+CaO(s)=CaC2(s)+CO(g)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，說明該反應(yīng)的ΔH>0D．SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)必須在高溫下反應(yīng)才能發(fā)生，則ΔH>0【理解應(yīng)用】【思維模型】化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向判據(jù)＜＜＞＝＞在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，反應(yīng)總是向ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行，直至達(dá)到平衡狀態(tài)。四象限法判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行【思維模型】反應(yīng)方向與反應(yīng)條件有關(guān)，不能隨意將常溫、常壓下的結(jié)論用于其他溫度、壓強(qiáng)下發(fā)生的反應(yīng)。只適用于判斷等溫、等壓條件下的反應(yīng)，不能用于其他條件下的反應(yīng)。3．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在298K、100kPa下，該反應(yīng)的ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1，在通常條件下，用上述化學(xué)反應(yīng)處理汽車尾氣是否具有可行性，闡述判斷的理由?！纠斫鈶?yīng)用】ΔH－TΔS＝－746.8kJ·mol－1－298K×(－197.5×10－3)kJ·mol－1·K－1≈－687.9kJ·mol－1＜0。該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，利用此反應(yīng)解決汽車污染問題可行。用于汽車尾氣凈化反應(yīng)例析【身邊的化學(xué)】ΔH－TΔS＜0，只能判斷反應(yīng)的可能性。不能說明反應(yīng)在該條件下可能進(jìn)行的正向自發(fā)反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生。反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生還涉及反應(yīng)速率問題。用于汽車尾氣凈化反應(yīng)例析ΔH－TΔS判據(jù)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1．在圖①中A、B兩個(gè)容器里，分別收集著兩種作用不同的理想氣體。若將中間活塞打開，兩種氣體分子立即充滿了兩個(gè)容器(如圖②)。關(guān)于此過程下列說法不正確的是(

)A．此過程是體系從混亂程度小向混亂程度大變化的過程，即熵增大的過程B．此過程為自發(fā)過程，而且沒有熱量的吸收或放出C．此過程從有序到無序，混亂度增大D．此過程是自發(fā)可逆的【理解應(yīng)用】2．下列說法正確的是(

)A．反應(yīng)2NO2(g)=N2O4(l)的ΔS＞0B．ΔH＜0，ΔS＞0的反應(yīng)在溫度低時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行C．因?yàn)殪首兒挽刈兌寂c反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)D．反應(yīng)NH4HCO3(g)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自發(fā)進(jìn)行，原因是熵增效應(yīng)大于焓增效應(yīng)【理解應(yīng)用】3．(2019·浙江十校聯(lián)合體聯(lián)考)某反應(yīng)2AB(g)＝C(g)＋3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的正反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為(

)A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】4．

下列反應(yīng)中，一定不能自發(fā)進(jìn)行的是(

)A．2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)ΔH=-78．03kJ·mol-1，ΔS=+1110J·mol-1·K-1B．CO(g)===C(石墨，s)+O2(g)ΔH=+110.5kJ·mol-1，ΔS=-89.36J·mol-1·K-1C．4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)

ΔH=-444.3kJ·mol-1，ΔS=-280.1J·mol-1·K-1D．NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)ΔH=+37.301kJ·mol-1，ΔS=+184.05J·mol-1·K-15．根據(jù)所學(xué)知識(shí)和已有生活經(jīng)驗(yàn)，分析以下反應(yīng)在給定溫度下能否正向自發(fā)進(jìn)行，將這些反應(yīng)的焓變和熵變“＞0”或“＜0”填入表格?；瘜W(xué)反應(yīng)正向是否自發(fā)ΔHΔS常溫Zn(s)＋2HCl(aq)=ZnCl2(aq)＋H2(g)

常溫6CO2(g)＋6H2O(l)=C6H12O6(s)＋6O2(g)

＞0＜0常溫NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)

常溫C(s)＋CO2(g)=2CO(g)

自發(fā)＜0＞0非自發(fā)自發(fā)＜0＜0非自發(fā)＞0＞0【理解應(yīng)用】【素養(yǎng)提升】6．反應(yīng)的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設(shè)它們不隨溫度變化，根據(jù)下表數(shù)據(jù)，思考回答下列問題：化學(xué)反應(yīng)ΔH/kJ·mol－1ΔS/J·mol－1·K－1①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：反應(yīng)①在______溫度下，______正向自發(fā)進(jìn)行。任何

都能【素養(yǎng)提升】化學(xué)反應(yīng)ΔH/kJ·mol－1ΔS/J·mol－1·K－1①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)－98＋57.2②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)＋393.5－2.86③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)－176－285④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)＋178.2＋169.6不可行，該反應(yīng)為吸熱、熵減的化學(xué)反應(yīng)，ΔH－ΔS<0，在任何溫度下都不能正向自發(fā)進(jìn)行。(2)有人提出采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，用熱分解法分解CO2，以減少CO2的排放，你認(rèn)為是否可行？闡述判斷的理由?！舅仞B(yǎng)提升】化學(xué)反應(yīng)ΔH/kJ·mol－1ΔS/J·mol－1·K－1①2H2O2(aq)===2H2O(