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（2019）選擇性必修1

學(xué)習(xí)目標(biāo)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?qū)W習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)。2.認(rèn)識(shí)焓變、熵變對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的意義。3.利用?G判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。01自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)新課導(dǎo)入高山流水高能狀態(tài)低能狀態(tài)有序無序自然界中物質(zhì)有不借助外力就有能從高能轉(zhuǎn)化成低能，有序轉(zhuǎn)化成無序的趨勢(shì)。課內(nèi)探究(1)含義：在一定條件下，不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。(2)特點(diǎn)：③有明確的方向性，要逆轉(zhuǎn)必須借助外力①體系從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)；②在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向；1.自發(fā)過程：2.非自發(fā)過程：(2)特點(diǎn)：非自發(fā)過程要想發(fā)生，則必須對(duì)它做功水泵抽水電解水生成氫氣和氧氣課內(nèi)探究(1)含義：在一定條件下，需持續(xù)借助人為作用才能進(jìn)行的過程。?H=-216.8kJ/molZn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)課內(nèi)探究自然界中不僅有自發(fā)的過程，還有自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)課內(nèi)探究3.自發(fā)反應(yīng)在給定條件下，無需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)。自發(fā)反應(yīng)也具有方向性4.非自發(fā)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。思考與討論自發(fā)反應(yīng)、非自發(fā)反應(yīng)是指該反應(yīng)過程是否有自發(fā)進(jìn)行的傾向，而這個(gè)過程是否一定會(huì)發(fā)生則不能確定。如C的燃燒是一個(gè)自發(fā)反應(yīng)，但要想發(fā)生反應(yīng)，需借助外界條件點(diǎn)燃才能發(fā)生。自發(fā)反應(yīng)一定能發(fā)生，而非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？1．下列過程是非自發(fā)的是(

)A.水由高處流向低處B.氯氣和溴化鉀溶液的反應(yīng)C.鐵在潮濕空氣中生銹D.室溫下水結(jié)成冰√2．下列反應(yīng)或過程沒有自發(fā)性的是(

)A.高溫下，煅燒堿式碳酸銅B.常溫下，水分解成氫氣與氧氣C.雙氧水在MnO2催化作用下分解D.常溫下，冰融化為水√反應(yīng)的自發(fā)與否要關(guān)注條件，一般沒有特別說明時(shí)，是指常溫常壓。3．下列關(guān)于自發(fā)過程的敘述正確的是(

)A.只有不需要任何條件就能夠自動(dòng)進(jìn)行的過程才是自發(fā)過程B.需要加熱才能進(jìn)行的過程肯定不是自發(fā)過程C.同一可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)在不同條件下都有自發(fā)的可能D.非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程√到底如何判斷一個(gè)反應(yīng)能不能自發(fā)呢？02化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷課內(nèi)探究共同點(diǎn)—放熱反應(yīng)ΔH＜0自然界的物質(zhì)有從高能狀態(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)的趨勢(shì)。Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)ΔH=-216.8kJ/mol你知道有哪些類型的反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)嗎？這些自發(fā)反應(yīng)有什么特點(diǎn)？

為什么這么多放熱反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)？NaOH(aq)+HCI(aq)=NaCI(aq)+H2O(l)?H=-57.3kJ/mol課內(nèi)探究2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)ΔH﹥02N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

ΔH=+109.8kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+CO2(g)+

H2O(l)

ΔH=+31.4kJ/mol下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，有什么共同特點(diǎn)？很多吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。【結(jié)論】不能根據(jù)吸放熱判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。只有放熱反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)嗎？這個(gè)說明什么？不需要外界的任何作用，氣體通過分子的擴(kuò)散，自發(fā)地混合均勻。有序無序自發(fā)混亂度低混亂度高課內(nèi)探究2.熵是衡量體系混亂度大小的物理量。符號(hào)：S。體系混亂度越大，熵值越大。

注意：同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為：S(g)﹥S(l)﹥S(s)熵變:ΔS=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵?S>0表示熵增大——即混亂度增大，?S<0表示熵減小——即混亂度減小有哪些情況是熵增大的？1.反應(yīng)物固體轉(zhuǎn)變成液體、氣體2.反應(yīng)物從液體轉(zhuǎn)化成氣體3.反應(yīng)物從物質(zhì)的量較少的氣體轉(zhuǎn)化成物質(zhì)的量較多的氣體思考與討論自然界中的物質(zhì)有從有序變成混亂的傾向。氣體氣體增多氣體下列三個(gè)過程均吸熱，試分析這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因？2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)?H﹥02N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

?H=+109.8kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+CO2(g)+

H2O(l)

?H=+31.4kJ/mol熵值增大——體系的混亂度增大為什么這些混亂度增大的反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)？思考與討論所有的自發(fā)反應(yīng)都是熵增加的反應(yīng)嗎？4Fe(OH)2(s)+O2(g)+H2O

(l)＝4Fe(OH)3(s)有些熵減的反應(yīng)也可自發(fā)進(jìn)行，即ΔS＜0【結(jié)論】不能根據(jù)熵增，熵減判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。這說明什么？03利用?G判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向思考與討論既然焓判據(jù)和熵判據(jù)都不能獨(dú)立地作為判斷反應(yīng)自發(fā)性的依據(jù)，如何結(jié)合在一起共同判斷呢？3.復(fù)合判據(jù)——吉布斯自由能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向閱讀教材“資料卡片”資料卡片自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向在等溫、等壓條件下的封閉體系中(不考慮體積變化做功以外的其他功)，自由能(符號(hào)為ΔG，單位為kJ/mol)的變化綜合反映了體系的焓變和熵變對(duì)自發(fā)過程的影響：ΔG=ΔH-TΔS。這時(shí)，化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到體系達(dá)到平衡。即:當(dāng)ΔG<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;當(dāng)ΔG=0時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài);當(dāng)ΔG>0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)。由上述關(guān)系式可推知:當(dāng)ΔH<0，ΔS>0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；當(dāng)ΔH>0，ΔS<0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；當(dāng)ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，

ΔS<0時(shí)，反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)。一般低溫時(shí)ΔH的影響為主，高溫時(shí)ΔS的影響為主，而溫度影響的大小要視ΔH、

ΔS的數(shù)值而定。在100kPa、298K時(shí)，石灰石分解反應(yīng)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0。(1)常溫下，該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？(2)試分析溫度能否成為該反應(yīng)進(jìn)行方向的決定因素？注意：此處的T單位是”K”，所以絕對(duì)零度是“0”K，T沒有負(fù)數(shù)任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行低溫下能自發(fā)進(jìn)行高溫下能自發(fā)進(jìn)行【隨堂練習(xí)】判斷下列4個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，如能，需要在什么條件下？思考與討論結(jié)合公式ΔG=

ΔH-TΔS，分析討論反應(yīng)進(jìn)行的方向與溫度的關(guān)系ΔHΔSOΔH>0ΔS>0ΔH<0ΔS>0ΔH<0ΔS<0ΔH>0ΔS<0所有溫度下反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行低溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行高溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行所有溫度下反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行(1)吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行(

)(2)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)(

)(3)催化劑可以改變反應(yīng)進(jìn)行的方向(

)(4)同種物質(zhì)氣態(tài)時(shí)熵值最大，固態(tài)時(shí)熵值最小(

)(5)體系越有序，熵值越?。惑w系越混亂，熵值越大(

)(6)與外界隔離的體系，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵減小(

)×√×√√×1．下列自發(fā)進(jìn)行的過程不能用焓變判斷的是(

)A.酸堿中和反應(yīng)B.天然氣的燃燒C.銅在潮濕空氣中產(chǎn)生銅綠D.NaHCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2

√2．(教材習(xí)題改編)“冰，水為之，而寒于水”。下列關(guān)于水凝結(jié)成冰的過程的描述正確的是(

)A.ΔH>0，ΔS>0

B．ΔH>0，ΔS<0C.ΔH<0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0√3．在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)能夠發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，研究和選擇合適的反應(yīng)條件才有實(shí)際意義。恒溫恒壓下，下列過程一定不能自發(fā)進(jìn)行的是(

)A.4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)

ΔH＜0B.CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)

ΔH＜0C.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH＞0D.2H2O(l)＋O2(g)===2H2O2(aq)

ΔH＞0√歸納總結(jié)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影響因素：焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)，熵增大有利于反應(yīng)自發(fā)課堂小結(jié)化學(xué)反應(yīng)方向的判斷焓判據(jù)熵判據(jù)復(fù)合判據(jù)