人教版高中化學選擇性必修1第二章第三節(jié)化學反應的方向基礎課課件

第三節(jié)化學反應的方向(基礎課)第二章

化學反應速率與化學平衡素養(yǎng)目標1．知道化學反應是有方向的。2．知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變的關系。3．能結(jié)合具體事例說明反應自發(fā)進行的方向性。舊知回顧知識點一自發(fā)過程和自發(fā)反應1．自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進行的過程。例如高山流水、自由落體。(2)特點①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。②在密閉條件下，體系有從______自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)開_____的傾向(無序體系更加穩(wěn)定)。(3)非自發(fā)過程：在一定條件下，需持續(xù)借助______才能進行的過程。2．自發(fā)反應(1)含義：在給定的條件下，無須外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動進行的反應，稱為自發(fā)反應。例如鋼鐵生銹。(2)非自發(fā)反應：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應。有序無序外力3．應用(1)自發(fā)反應可被用來做“有用功”。例如H2的燃燒可設計成燃料電池。(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。例如通電將H2O分解為H2和O2。

提示：(1)自發(fā)反應也需要一定條件引發(fā)反應，一旦反應后即可自發(fā)進行。(2)非自發(fā)反應也能在一定條件下發(fā)生。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)在一定條件下，不用借助外力就能自發(fā)進行的過程是自發(fā)過程。

(

)(2)自發(fā)過程不需任何條件就能發(fā)生。 (

)(3)室溫下冰變成水屬于自發(fā)過程。 (

)(4)能自發(fā)進行的反應，反應速率一定很大。 (

)√×√×2．下列關于自發(fā)反應的敘述中，正確的是(

)A．自發(fā)反應的逆反應在相同條件下也必定是自發(fā)的B．鐵在潮濕的空氣中生銹屬于非自發(fā)反應C．自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應，而自發(fā)反應一定是自發(fā)過程D．自發(fā)反應與外界條件無關√C

[A.自發(fā)反應的逆反應在相同條件下為非自發(fā)反應，A錯誤；B.鐵的生銹為放熱反應，屬于自發(fā)反應，B錯誤；C.自發(fā)過程包括自發(fā)化學反應和自發(fā)物理過程，C正確；D.自發(fā)反應受溫度等外界條件影響，D錯誤。]題后歸納

自發(fā)過程的判斷(1)根據(jù)條件判斷：不是看是否需要條件，而是看是否需要持續(xù)施加外力(如加熱等)。(2)根據(jù)其逆向過程是否自發(fā)判斷：若逆向過程自發(fā)，則正向過程一定不自發(fā)；若逆向過程不自發(fā)，則正向過程一定自發(fā)。知識點二化學反應進行方向的判據(jù)1．焓變與化學反應的方向(1)放熱反應過程中體系能量______，因此具有______進行的傾向，科學家提出用焓變(能量變化)來判斷反應進行的方向，這就是焓判據(jù)(能量判據(jù))。降低自發(fā)(2)焓變與化學反應進行方向的關系①多數(shù)放熱反應是自發(fā)進行的。例如燃燒反應、中和反應等。②有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋109.8kJ·mol-1和NaHCO3(s)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)

ΔH＝＋31.4kJ·mol-1結(jié)論：只用焓判據(jù)判斷反應是否自發(fā)進行不全面。2．熵變與化學反應的方向(1)熵、熵變的概念(2)熵值大?、袤w系的熵值：體系的__________越大，體系的熵值就______。②同一物質(zhì)的熵值：S(g)____S(l)____S(s)，同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。(3)熵判據(jù)體系有自發(fā)地向混亂度______(即______)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用熵變來判斷反應進行的方向?；靵y程度越大＞＞增加熵增(4)熵變與化學反應進行方向的關系①許多熵增的反應是自發(fā)的(多是氣體分子數(shù)目增多的反應)，如：Fe(s)＋H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋H2(g)；2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)②有些熵減的反應也可以自發(fā)進行，如：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)；4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)結(jié)論：只用熵判據(jù)判斷反應是否自發(fā)不全面。3．自由能與化學反應的方向(1)自由能符號為___，單位為____________。(2)復合判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0時，反應能自發(fā)進行；ΔG＝ΔH－TΔS＝0時，反應處于平衡狀態(tài)；ΔG＝ΔH－TΔS>0時，反應不能自發(fā)進行。GkJ·mol-1類型ΔHΔSΔH—TΔS反應的自發(fā)性1<0>0ΔG<0反應能自發(fā)進行2>0<0ΔG>0反應不能自發(fā)進行3<0<0ΔG的正負決定于溫度低溫能自發(fā)進行4>0>0高溫能自發(fā)進行[教材·資料卡片]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(符號為G，單位為kJ·mol-1)的變化綜合反映了體系的焓變和熵變對自發(fā)過程的影響：ΔG＝ΔH－TΔS。這時，化學反應總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡。

1．上述反應中，ΔS＞0的是哪些反應？[提示]

(3)(4)(6)。2．(1)(2)(5)反應能自發(fā)進行的原因是什么？[提示]

放熱反應、ΔH＜0。3．(3)(4)(6)反應能自發(fā)進行的原因是什么？[提示]

熵增、ΔS＞0。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)放熱反應一定能自發(fā)進行。

(

)(2)O2轉(zhuǎn)化變?yōu)镺3時，熵減小。

(

)(3)熵增的反應一定能自發(fā)進行。

(

)(4)合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH<0，高溫有利于其自發(fā)進行。

(

)(5)由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù)，將更適合判斷反應自發(fā)進行的方向。

(

)×√××√2．下列說法錯誤的是(

)A．ΔH＜0，ΔS＞0的反應在溫度低時不能自發(fā)進行B．一定溫度下，反應MgCl2(s)??Mg(s)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0C．反應NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH＜0D．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)

ΔH＝＋185.57kJ·mol-1能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向√A

[根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS判斷，對于ΔH＜0，ΔS＞0的反應，在任何溫度時，ΔG＜0，反應均能自發(fā)進行，A錯誤；反應MgCl2(s)??Mg(s)＋Cl2(g)為分解反應，故為吸熱反應，則ΔH＞0，反應物無氣體，生成物有氣體，則ΔS＞0,B正確；反應NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)的ΔS＜0，在室溫下可自發(fā)進行，則ΔG＝ΔH－TΔS＜0，則該反應的ΔH＜0,C正確；該反應的ΔH＞0，由于該反應是固體反應物生成氣體，ΔS＞0，則該反應在一定條件下能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向，D正確。]隨堂評估·知能落實1．下列過程的方向能用焓判據(jù)判斷的是(

)A．濕的衣服經(jīng)過晾曬變干B．硝酸銨溶于水C．水蒸氣凝結(jié)成水D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＞0√243題號15C

[濕的衣服晾曬變干是衣服中的水吸收能量變?yōu)樗魵獾倪^程，不能用焓判據(jù)判斷；硝酸銨溶于水為熵增加的過程，不能用焓判據(jù)判斷；水蒸氣凝結(jié)成水放出熱量，可用焓判據(jù)判斷；CaCO3分解為吸熱反應，不能用焓判據(jù)判斷。]2．相同溫度和壓強下，關于物質(zhì)熵的大小比較，合理的是(

)A．1molCH4(g)＜1molH2(g)B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)C．1molH2O(s)＞1molH2O(l)D．1molC(s，金剛石)＞1molC(s，石墨)√243題號15B

[熵的大小反映體系的混亂程度，粒子之間無規(guī)則排列的程度越大，熵越大。同溫同壓下，狀態(tài)相同的等物質(zhì)的量物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)越復雜，混亂程度越大，即熵越大，故1molCH4(g)的熵大于1molH2(g)的熵，A錯誤；相同條件下的同種物質(zhì)，物質(zhì)的量越大，熵越大，故1molH2O(g)的熵小于2molH2O(g)的熵，B正確；不同狀態(tài)的同種物質(zhì)的熵：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)，C錯誤；物質(zhì)的量相同的條件下，金剛石的熵小于石墨的熵，D錯誤。]243題號15

√243題號15D

[冰凍的衣服晾干為H2O(s)―→H2O(g)，該過程的ΔH＞0，ΔS＞0，D項符合題意。]4．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安裝催化轉(zhuǎn)化器，使NO與CO反應生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列說法中正確的是(

)A．該反應是熵增大的反應B．該反應不能自發(fā)進行，因此需要合適的催化劑C．該反應常溫下能自發(fā)進行，催化劑條件只是加快反應的速率D．該反應常溫下能自發(fā)進行，因為正反應是吸熱反應243題號15√C

[只使用催化劑可使尾氣發(fā)生轉(zhuǎn)化，故此反應能自發(fā)進行。因該反應是反應前后氣體體積減小的反應，故熵減小。因熵減小不利于反應自發(fā)進行，故該反應常溫下能自發(fā)進行的原因是反應放熱。]243題號155．回答下列問題：(1)用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，該反應的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，ΔS_______(填“＞”“<”或“＝”)0，在低溫下，該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(2)超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學方程式為2NO＋2CO===