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1

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向假設(shè)你是一名化工廠工程師，需要把一個化學(xué)反應(yīng)投入生產(chǎn)，針對化學(xué)反應(yīng)而言，你需要考慮哪些問題？生產(chǎn)的可行性問題生產(chǎn)的效率問題產(chǎn)率問題------反應(yīng)進(jìn)行的方向------化學(xué)反應(yīng)的速率------化學(xué)平衡(限度)水從高處向低處流熱茶變涼自然界中的自發(fā)過程體現(xiàn)了自然界變化的方向性(1)在常溫下鹽酸能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和水(2)鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹等問題：自然界中有許多自然而然發(fā)生的變化，物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)是否也能自發(fā)進(jìn)行呢？請聯(lián)系已學(xué)知識舉例。這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的。(3)花香四溢、酒香擴散、食鹽溶解、石頭在水中下沉。。。。自發(fā)反應(yīng)：

在一定條件下，無需外界幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng)。(1)一定條件指的是一定溫度和一定壓強，外界幫助可以是如通電、光照等。(2)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn)。一、自發(fā)反應(yīng)高水低流思考：1.從能量角度分析這些自發(fā)過程過程一般有什么共同特點？

2.在一定的溫度、壓強條件下，有的化學(xué)反應(yīng)也是自發(fā)進(jìn)行的，如何判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向？熱茶變涼對外做功或釋放熱量高能狀態(tài)低能狀態(tài)大多數(shù)放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。請猜測焓變(ΔH)與反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的關(guān)系△H=-285.8kJ·mol-1△H=-216.8kJ·mol-1△H=-57.3kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)Zn(s)+CuSO4

(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)放熱反應(yīng)(△H<0)具有自發(fā)進(jìn)行的傾向△H＜0，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。反應(yīng)熱反應(yīng)過程能量反應(yīng)物生成物思考：可否依據(jù)△H的正負(fù)將化學(xué)反應(yīng)分為自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)？能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H＜0）。對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全。焓變（△H）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素。1.焓變與反應(yīng)方向二、影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=＋74.9kJ/mol下列反應(yīng)也能夠自發(fā)進(jìn)行NaHCO3(s)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=＋31.4kJ/mol思考：什么因素驅(qū)動了吸熱反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行？花香四溢、酒香擴散、食鹽溶解于水有什么共同的特點？

CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)△H=＋178.5kJ/mol高溫有序混亂熵：衡量一個體系混亂度的物理量叫做熵，用符號S表示。熵變：反應(yīng)前后體系的熵的變化叫做反應(yīng)的熵變,用△S表示。

△S=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵密閉條件下，體系有從有序自發(fā)的轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向熵低熵高△S＞0小結(jié)：1.同一物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)2.化學(xué)反應(yīng)中，固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)生成氣態(tài)物質(zhì)，體系的混亂度增大；從較少的氣態(tài)物質(zhì)生成較多的氣態(tài)物質(zhì)，體系的混亂度也增大。H2O(s)=H2O(l)△S>0

思考：1.同一物質(zhì)固、液、氣態(tài)，哪種狀態(tài)的熵最大？

2.體系熵變與生成氣體量有何關(guān)系？2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=＋74.9kJ/mol下列反應(yīng)為什么可以自發(fā)進(jìn)行？NaHCO3(s)+HCl(aq)＝NaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)△H=＋31.4kJ/molCaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)△H=＋178.5kJ/mol高溫NaCl(S)Na+(aq)+Cl-(aq)為什么食鹽溶于水可以自發(fā)進(jìn)行？

食鹽溶于水后，鈉離子和氯離子由規(guī)則的排列轉(zhuǎn)化為能在水中自由地運動，即由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序?！緦W(xué)習(xí)評價】下列對熵變的判斷不正確的是(

)A．少量的食鹽溶解于水中：ΔS>0B．炭和氧氣反應(yīng)生成CO(g)：ΔS>0C．氣態(tài)水變成液態(tài)水：ΔS>0D．CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0C思考:所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是熵增的？2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△S<0NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)△S<0都可自發(fā)進(jìn)行室溫冰融化-10℃水結(jié)冰H2O(l)=H2O(s)△H<0△S<0

H2O(s)=H2O(l)△H>0△S>0

以下均是自發(fā)過程，尋找全面的判據(jù)注：只有孤立體系（與環(huán)境沒有物質(zhì)交換也沒有能量交換）或絕熱體系（與環(huán)境沒有物質(zhì)交換也沒有熱量交換），自發(fā)過程才向著熵增方向進(jìn)行。焓判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H＜0）。1.焓變與反應(yīng)方向二、影響化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素2.熵變與反應(yīng)方向熵判據(jù)：密閉條件下，體系有從有序自發(fā)的轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向反應(yīng)的△S>0促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，△S越大,越有利反應(yīng)的△H＜0促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，△H越小,越有利三、化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)依據(jù)ΔG=（△H－T·

△S）＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行自由能ΔG＝ΔH－TΔS，化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到達(dá)到平衡。ΔG=（△H－T·

△S）=0反應(yīng)處于平衡狀態(tài)ΔG=（△H－T·

△S）＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行

△S?H>0?S>0?H>0?S<0?H<0?S>0?H<0?S<0△G=△H-T△S<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行低溫下自發(fā)所有溫度下都不自發(fā)高溫下自發(fā)任意溫度下都自發(fā)0NH3(g)+HCl(g)＝NH4Cl(s)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

變化焓變熵變方向性CO2(S)CO2(g)2Mg(S)+O2(g)=2MgO(S)K(S)+H2O(l)=K+(aq)+OH-(aq)+1/2H2(g)Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(S)＜0＞0＞0高溫自發(fā)＜0＜0＜0＜0＞0低溫自發(fā)自發(fā)低溫自發(fā)1.已知：CaSO4（s）=SO3（g）+CaO（s），△H＝402KJ·mol－1，△S＝189.6J·K－1·mol－1問溫度達(dá)到多少時硫酸鈣才能分解？2120K（△H－T·

△S）＜02.250C和1.01×105Pa時，反應(yīng):2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ·mol-1，能自發(fā)進(jìn)行的原因是（）

A.是吸熱反應(yīng)

B.是放熱反應(yīng)

C.是熵減少的反應(yīng)

D.熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)D3.汽車尾氣(含烴類、CO、NO與SO2等)是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車排氣管上裝催化轉(zhuǎn)化器，它使NO與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應(yīng)原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列說法正確的是(

)A．該反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)B．該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，因此需要合適的催化劑C．該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，催化劑條件只是增大反應(yīng)的速率D．該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，因為正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C影響因素：化學(xué)反應(yīng)的方向

反應(yīng)焓變

反應(yīng)熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)知識小結(jié)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)是否一定會發(fā)生和過程發(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)能解決的問題了。注意：2．在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸摹Ｒ阎?CO(g)

CO2(g)＋C(s)，T＝980K時，ΔH－TΔS＝0。(1)當(dāng)體系溫度低于980K時，估計ΔH－TΔS________0(填“大于”“小于”或“等于”)；當(dāng)體系溫度高于980K時，估計ΔH－TΔS________0(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)在冶金工業(yè)中，以C為還原劑，溫度高于980K時的氧化產(chǎn)物是以________為主；溫度低于980K時的氧化產(chǎn)物是以________為主。小于大于CO

CO21..判斷反應(yīng)的自發(fā)性源于實際應(yīng)用概念汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO,它們是現(xiàn)代化城市中的大氣污染物。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：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)你能否判斷該反應(yīng)在室溫下能自發(fā)進(jìn)行嗎？已知298K、100kPa下，ΔH=-746.8KJ·mol-1ΔS＝-197.5J·mol－1·K－1△G=ΔH-TΔS=-746.8KJ·mol-1+298K×197.5×10-3KJ·mol－1·K－1=-687.945KJ.mol-1<0可自發(fā)進(jìn)行！工業(yè)冶鈦①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)ΔH=+161.9KJ/molΔS＝-38.4J·mol－1·K－1②Mg+TiCl4=Ti+MgCl22.工業(yè)上“改造”反應(yīng)2C(s,石墨)+O2(g)=2CO(g)△H=-110.5KJ/mol

ΔS＝+89.7J·mol－1·K－1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)△H=-59.2KJ/molΔS＝+141.0J·mol－1·K－11.下列說法不正確的是A.焓變是一個與反應(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)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)C2.下列過程是非自發(fā)的是（）

A.水由