2.3化學(xué)反應(yīng)的方向課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修13

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向——化學(xué)反應(yīng)速率——化學(xué)平衡——

?反應(yīng)方向問(wèn)題為什么最后討論？如果反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生，方向也就確定了，不再成為問(wèn)題。如果反應(yīng)還沒(méi)有發(fā)生，需要對(duì)它的能否發(fā)生做出判斷，就需要建立有科學(xué)依據(jù)并且行之有效的判據(jù)?？茖W(xué)家根據(jù)體系存在著力圖使自身能量趨于“最低”和由“有序”變“無(wú)序”的自然現(xiàn)象，提出了互相關(guān)聯(lián)的焓判據(jù)和熵判據(jù)。一、自發(fā)過(guò)程與自發(fā)反應(yīng)1、自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需要外力作用就可以自動(dòng)進(jìn)行的自發(fā)過(guò)程?！罟餐攸c(diǎn)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。生活中的自發(fā)過(guò)程(1)自然界中水由高處往低處流，而不會(huì)自動(dòng)從低處往高處流；(2)鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹。化學(xué)反應(yīng)中的自發(fā)過(guò)程(1)甲烷燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

△H=－802.3kJ/mol(2)鐵生銹：2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)

△H=－824kJ/mol(3)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

△H=－571.6kJ/mol

共同點(diǎn)——?E反

>E生,△H<0放熱反應(yīng)2、自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應(yīng)。自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下不需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。（百度百科）（1）放熱的自發(fā)反應(yīng)：①甲烷的燃燒反應(yīng)：

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=－802.3kJ/mol

②鐵生銹：

3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=－824kJ/mol☆特征：具有方向性，即反應(yīng)在某個(gè)方向在一定條件下是自發(fā)的，其逆方向的反應(yīng)在該條件下肯定不自發(fā)。（2）吸熱的自發(fā)反應(yīng)：①碳酸銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol②N2O5的分解：

2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2（3）生活中的自發(fā)過(guò)程：

①室溫下冰塊自動(dòng)融化；

②煤氣與空氣點(diǎn)燃就燃燒。

③鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹；

④自然界中水總是從高處往低處流；

⑤電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)。下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的主要原因嗎？C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2217.5kJ·mol-12Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-822kJ·mol-1

4Fe(s)+3O2(g)=Fe2O3(s)

△H=-1648.4kJ·mol-1

H2(g)+F2(g)=2HF(g)

△H=-546.6kJ·mol-1

道知你嗎例如：H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H＝-286kJ/mol1/2H2（g）+1/2Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝-292kJ/molNa（s）＋H2O（l）＝NaOH（aq）＋1/2H2（g）

△H＝-184kJ/mol2Fe（s）＋3/2O2（g）＝Fe2O3（s）△H＝-824kJ/molNaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）

△H＝-56kJ/mol在250C1.01×105Pa時(shí)：2N2O5（g）＝2NO2（g）＋O2（g）

△H＝＋（NH4）2CO3（s）＝NH4HCO3（s）＋NH3

△H＝＋結(jié)論：△H<0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定△H<0！這些反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行：1、能量判據(jù)（焓判據(jù)）反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低放熱反應(yīng)△H＜01.焓判據(jù)：自發(fā)反應(yīng)的體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(這時(shí)體系會(huì)對(duì)外部做功或釋放熱量)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是焓判據(jù)，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)之一。放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。[規(guī)律]①焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)重要因素,但不是

唯一的因素。只根據(jù)焓變來(lái)判斷反應(yīng)方向是不全面的。②△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，自發(fā)反應(yīng)不一定非要△H<O。③還有一些吸熱反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在高溫下則能自發(fā)進(jìn)行。如：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

[小結(jié)]放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，故

一般情況下，△H<O時(shí)有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,但并不是所有的放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行;吸熱反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行?？傊?，吸放熱與反應(yīng)的自發(fā)與否無(wú)必然聯(lián)系，反之亦然。有序混亂二.熵判據(jù)火柴散落水蒸汽擴(kuò)散※墨水?dāng)U散兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進(jìn)行H2O2O2H2

1.熵(S)：用來(lái)描述體系混亂（程）度的值，體系越混亂，熵值越大。

2.熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過(guò)程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理(△S>0)。△S=S(生成物總熵)－S(反應(yīng)物總熵)△S稱熵變,單位為:

J?mol-1?K-1

。熵增自發(fā)過(guò)程為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無(wú)關(guān)的過(guò)程的自發(fā)性，提出了在自然界還存在著另一種能夠推動(dòng)體系變化的因素→1、同一物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，液態(tài)較小，固態(tài)時(shí)最小。2、固體的溶解過(guò)程、墨水?dāng)U散過(guò)程和氣體擴(kuò)散過(guò)程。3、反應(yīng)過(guò)程中氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。導(dǎo)致混亂度增加的一些因素

清識(shí)知單S(g)>S(l)>S(s)水的不同狀態(tài)的熵的比較對(duì)于同一物質(zhì)：

冰水蒸氣水[分析]下列過(guò)程的熵變大于零還是小于零

①H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)②KOH（s）=K+(aq)+OH-(aq)

③2H2O2（l）====2H2O（l）+O2（g）④2SO2（g）+O22SO3（g）

MnO2催化劑△

△S＞0△S＜0△S＞0△S＞0

注意：-10℃的液態(tài)水能自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài);因此熵判據(jù)判斷過(guò)程的方向也是不全面的.[規(guī)律]

①化學(xué)反應(yīng)的△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,但自發(fā)反應(yīng)不一定要求△S>O。

②△S

>0的反應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行。少數(shù)熵減?。ā鱏＜0）的反應(yīng)，在一定條件下也可以自發(fā)地進(jìn)行。總之，熵增加與反應(yīng)的自發(fā)與否無(wú)必然聯(lián)系，反之亦然。CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)這個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？已知：△H(298K)=+178.2KJ?mol-1,

△S(298K)=+169.6J?mol-1?K-1思考三.復(fù)合判據(jù)(自由能變化△

G的應(yīng)用)[思考與交流]一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，到底由哪些判據(jù)來(lái)決定?化學(xué)反應(yīng)的方向

反應(yīng)的焓判據(jù)

反應(yīng)的熵判據(jù)共同

影響放熱吸熱熵增熵減△H<0(放熱)，△S>0（熵增）有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。合二為一：自由能判據(jù)△G=

△H-T△S

①

當(dāng)△G<0時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；②當(dāng)△G>0時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行；③當(dāng)△G=0

時(shí)，平衡狀態(tài)。[規(guī)律]化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既與反應(yīng)焓變有關(guān)，又與反應(yīng)熵變有關(guān)，恒溫、恒壓下，反應(yīng)方向的判據(jù)是體系自由能變化（△G）。美國(guó)物理化學(xué)家吉布斯

不能確定

<0

>0

不能確定在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行低溫不能自發(fā)進(jìn)行高溫能自發(fā)進(jìn)行低溫能自發(fā)進(jìn)行高溫不能自發(fā)進(jìn)行類型△H△S

△G=△H-T△S反應(yīng)的自發(fā)性1234＋＋

－＋＋

－

－

－[思考與交流]已知：△G<0時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行;△G>0

時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。下列情況下反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)△H＜0△S＜0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0△S>0練習(xí)：判斷這兩個(gè)反應(yīng)什么條件下自發(fā)進(jìn)行？低溫可行高溫可行另外，反應(yīng)能否自發(fā)還與溫度有關(guān)要正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,必須綜合考慮反應(yīng)的焓變△H和熵變△S1.由焓判據(jù)知∶放熱過(guò)程（△H﹤0）常常是自發(fā)進(jìn)行的；2.由熵判據(jù)知∶熵增加（△S﹥0）的過(guò)程多數(shù)自發(fā)進(jìn)行的；3.很多情況下，簡(jiǎn)單地只用其中一個(gè)判據(jù)去判斷同一個(gè)反應(yīng)，可能會(huì)出現(xiàn)相反的判斷結(jié)果，所以我們應(yīng)兩個(gè)判據(jù)兼顧。由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組合成的復(fù)合判據(jù)（體系自由能變化：△G=△H-T△S）將更適合于所有的反應(yīng)過(guò)程；總結(jié)注意1．反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問(wèn)題了。再如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，二者發(fā)生腐蝕過(guò)程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)。2、反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。如常溫下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自發(fā)性的，但在1273K時(shí)，這一反應(yīng)就是自發(fā)的反應(yīng)。3.討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如水泵可以把水從低水位升至高水位；高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，實(shí)現(xiàn)的先決條件是要向體系中輸入能量，該過(guò)程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。自發(fā)反應(yīng)未必一定發(fā)生，不自發(fā)反應(yīng)未必不會(huì)發(fā)生

1、碳酸銨〔（NH4）2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對(duì)其說(shuō)法中正確的是（）A、其分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大；B、其分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量；C、其分解是吸熱反應(yīng)，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解；D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。A課堂練習(xí)2、自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是∶（）A、吸熱反應(yīng)；B、放熱反應(yīng)；C、熵增加反應(yīng)；D、熵增加或者放熱反應(yīng)。D3、下列說(shuō)法不正確的是（）A.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)的能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。B.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。C.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)放熱還是吸熱D.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與焓變和熵變的共同影響有關(guān)C4、以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來(lái)解釋的是()A、硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；C、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);△H=+74.9kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/molDD5、下列反應(yīng)中，熵減小的是（）A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)D.2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)CompanyLogo6、某化學(xué)反應(yīng)其△H=—122kJ·mol-1，?S=231J·mol-1·K-1，則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行()A．在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行

B．在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行

C．僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行

D．僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行A

[變式練習(xí)1]下列過(guò)程是非自發(fā)的是(

)。

A.水由高處向低處流;

B.天然氣的燃燒;

C.鐵在潮濕空氣中生銹;D.室溫下水結(jié)成冰。D

[變式練習(xí)2]下列說(shuō)法正確的是(