2.4《化学反应进行的方向》PPT课件（新人教版-选修4）

(共26张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中化学》
选修4
2.4《化学反应进行
的方向》
教学目标
知识与能力
了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系；
能够用熵增原理判断化学反应进行的方向。
【教学重难点】
能够用熵增原理判断化学反应进行的方向
1、高山流水是一个自动进行的自然过程。
高处水一定会流到低处吗？
2、低处水可以流至高处么？
3、在“低水高流”的过程中一旦外界停止做
功，该过程还能继续进行下去吗？
可采取什么措施？
思考与交流
自发过程：在一定条件下，不需要外力作　
　　　　　用就能自动进行的过程；
非自发过程：在一定条件下，需持续借助人
为作用才能进行的过程。
【讨论】请尽可能多地列举你熟知的自发过程。
知识巩固：下列哪个过程非自发过程（ ）
(A)钠与水反应：
2Na(s) + 2H2O (l) = 2NaOH + H2 (g) △H=－368 kJ/mol
(B)铁生锈：
3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) 　△H=-824 kJ/mol
(C)氢气和氧气反应：
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=－571.6kJ/mol
自发过程共同点——放热反应　△H＜0
D
（D）水由低处往高处流
一、自发过程的能量判据
能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。
（释放热量或对外做功）
高能态→低能态+能量
能量判据又称焓判据，即△H＜0的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。
练习1:
已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：
① C(金刚石、s)+O2(g) ＝CO2(g)
△H1＝－395.41kJ/mol
② C(石墨、s)+O2(g) ＝ CO2(g)
△H2＝－393.51kJ/mol
关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是( )
A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程
B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低
D.金刚石比石墨能量低
AC
练习2:
知道了某过程有自发性之后，则
可判断出过程的方向
可确定过程是否一定会发生
可预测过程发生完成的快慢
可判断过程的热效应
A
？
判断下列过程中能量的变化情况：
1、冰→液态水→水蒸气
2、氯化钠晶体溶于水
吸热
那么这些物质的规则性、有序性有没有改变呢？
混乱度：
　表示体系的不规则或无序状态。
　——混乱度的增加意味着体系变得更加无序
混乱度与熵
　
熵：
热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S
——体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大
分析刚才两个自发过程中混乱度的变化情况：
1、冰→液态水→水蒸气
2、氯化钠晶体溶于水
混乱度
同一物质，气态时熵最大，
液态时次之，固态时最小。
归纳：
熵增:在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向
熵变△S：化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。 △S=S产物－S反应物
二、自发过程的熵判据
熵判据：
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据——熵判据。
小结：自发过程的变化趋势
1、能量趋于降低：
2、混乱度趋于增加
（释放热量或对外做功）
高能态→低能态+能量
有些过程也是自发的，这当中有的与物质的能量高低无关，有的虽与能量高低有关，但用焓判据却无法解释清楚，例如：
两种理想气体的混合可顺利自发进行
（1）既不吸热也不放热的自发过程
H2
O2
O2 H2
（2）吸热的自发过程
室温下冰块的融化；
硝酸盐类的溶解；
常温常压下N2O5的分解：
2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g)； △H=+56.7kJ/mol
碳铵的分解：
(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol
很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一
个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两
个判据兼顾。由焓判据和熵判据组合成的复合判
据将更适合于所有的过程。
三、化学反应自发进行的方向
2、物质的混乱度趋于增加
1、物质具有的能量趋于降低
H(焓变)
S(熵变)>0
焓(H)判据
熵(S)判据
放热反应
焓变 熵变 化学反应能否自发进行
自发进行
不自发进行
不能定性判断
不能定性判断
H<0
H<0
H>0
H>0
S>0
S>0
S<0
S<0
熵增原理
<0
练习3
碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是
A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气　
　　体，使体系的熵增大。
B、碳铵分解是因为外界给予了能量
C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据　
　　不能自发分解
D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
A
练习4
下列反应中，在高温下不能自发进行的是
D. CO(g)＝C(s)＋1/2O2
B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)
A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)
C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)
D
熵减
熵增
熵增
熵增
信息：体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响： G= H-T S（Ｔ为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用 G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当 G <0时可自发进行）。
请阅读所给信息，然后回答问题
反应在该状况下能否自发进行
＜０ ＞０
＞０ ＜０
＞０ ＞０
＜０ ＜０
＜０
自发进行
＞０
不自发进行
低温时＞０,高温时＜０
低温时＜０,高温时＞０
低温不自发,高温自发
低温自发,高温不自发
H
Ｓ
Ｇ
一、自发过程的变化趋势
1、能量趋于降低
2、混乱度趋于增加
二、化学反应自发进行的方向
2、物质的混乱度趋于增加
1、物质具有的能量趋于降低
—— H(焓变)<0
—— S(熵变)>0
焓(H)判据
熵(S)判据
放热反应
熵增原理
注意：过程的自发性只用于判断过程的方向，不能确定是否一定会发生和过程发生的速率。
焓变 熵变 化学反应能否自发进行
自发进行
不自发进行
不能定性判断
不能定性判断
H<0
H<0
H>0
H>0
S>0
S>0
S<0
S<0
影响因素：
化学反应的方向
反应焓变
反应熵变
共同影响
吸热
放热
熵增
熵减
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
△H
△S
△G=△H－T△S