2021_2022学年新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第3节化学反应的方向课件新人教版选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2021_2022学年新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第3节化学反应的方向课件新人教版选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-01-10 15:48:53 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
素养目标
1．结合学过的化学反应实例，了解自发反应和非自发反应的含义
2．通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义
3．初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与模型认知能力
学法指导
1．结合生产、生活中的实例，如“水总是自发地从高处流向低处”等感受某些过程的自发性，进而结合“白磷自燃”“铁的锈蚀”等实例认识某些化学反应的自发性
2．阅读教材，结合实例认识只依据“焓判据”或“熵判据”判断反应自发性的局限性
3．结合“焓判据”和“熵判据”，综合认识自由能和化学反应方向判断的科学性
知识导图
课前 · 新知导学
1．自发过程：自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。如：水由高处流向低处。
2．自发反应：有些化学反应也是自发进行的，而且有__________。
3．化学反应的自发性与反应焓变的关系
(1)放热反应：绝大多数都能______________，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
(2)吸热反应：有些也能自发进行。
(3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。
方向性
化学反应的方向
自发进行
4．化学反应的自发性与熵变的关系
(1)熵。
熵是衡量一个体系______________的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度________，体系越无序，体系的熵就________。熵的符号为S。
(2)物质熵大小的判断。
物质的存在状态：对于同一物质，等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关，气态时熵值______，固态时熵值________，而液态时介于二者之间，物质的状态与熵大小的关系：S(g)>S(l)>S(s)。
混乱度
越大
越大
最大
最小
(3)熵变与反应方向。
①含义：大多数自发反应有趋向于体系混乱度______的倾向，导致体系的熵________。
②规律：大多数__________的反应都能自发进行。
③局限性：少数__________的反应在一定条件下也可以自发进行，如－10 ℃的液态水自动结冰、NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)。
④结论：熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。
增大
增大
熵增加
熵减少
5．自由能与化学反应的方向
体系的自由能变化(符号ΔG，单位kJ·mol－1)综合考虑了________和________对体系的影响，可用于判断化学反应自发进行的方向，表达式为ΔG＝_________。在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG____0的方向进行。
焓变
熵变
ΔH－T·ΔS
<
什么样的体系，自发过程才向着熵增的方向进行？
微思考
【答案】孤立体系或绝热体系。
(5)能自发进行的反应不一定真的能发生。 ( )
(6)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。 ( )
【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√
课堂 · 素养初培
任务 判断化学反应方向的依据
素养探源 核心素养 考查途径
证据推理与模型认知 变化观念与平衡思想 在近几年的考题中有时会出现考查化学反应进行方向的判断选项，特别是有关综合判据的应用，但难度一般，所占分值较小
④硝酸铵溶于水要吸热。
⑤冰融化要吸热。
⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。
(1)对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发。
【答案】反应①②③的ΔH均小于0，根据焓判据可知该反应为自发反应。
(2)对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？
【答案】自发过程④⑤⑥与焓无关，是根据熵判据，它们属于自发过程。
【答案】合成氨反应根据焓判据可知该反应能自发进行，但是根据熵判据可知该反应不能自发进行。所以，判断该反应是否能自发进行，应用综合判据ΔG＝ΔH－ TΔS＝－92.2×103 J·mol－1－298 K×(－198.2 J·mol－1·K－1 )<0。
[深化理解]
1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。
2．熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。
3．复合判据
(1)判据。
(2)温度对反应方向的影响。
对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是 ( )
A．若ΔH<0，ΔS>0，任何温度下都能自发进行
B．若ΔH>0，ΔS<0，任何温度下都不能自发进行
C．若ΔH>0，ΔS>0，低温时可自发进行
D．若ΔH<0，ΔS<0，低温时可自发进行
[典例精练]
【答案】C
【解析】
选项 内容分析 结论
A ΔH<0，ΔS>0 ΔH－TΔS<0，任何温度下都能自发进行 正确
B ΔH>0，ΔS<0 ΔH－TΔS>0，任何温度下都不能自发进行 正确
C ΔH>0，ΔS>0，高温时能满足ΔH－TΔS<0 错误
D ΔH<0，ΔS<0，低温时能满足ΔH－TΔS<0 正确
【答案】C
辨析 · 易错易混
片面单一使用能量判据或熵判据
例1 下列说法中正确的是 ( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．自发反应在恰当条件下才能实现
D．自发反应在任何条件下都能实现
错解：A
错因分析：部分同学片面单一使用能量判据或熵判据。
满分策略：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减少，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。
正解：C
错解：A、B、D
错因分析：错选A的原因在于把反应的方向与反应速率混淆；且反应的自发性只表明反应具有能自发进行的趋势，并不能说明反应一定进行。易错选B的原因在于误认为非自发进行的反应在任何条件下都不能进行。错选D的原因在于忽视了“电解”是“输入能量”，是借助了外力。
满分策略：非自发反应在有外力作用时有可能发生，如有些反应常温时不能进行，高温时可以进行。
正解：C
不明确混乱度与物质的状态关系
例3 下列关于冰熔化为水的过程判断正确的是 ( )
A．ΔH>0，ΔS<0 B．ΔH<0，ΔS>0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0
错解：A
错因分析：部分同学误认为冰融化成水，分子活动能力减小，混乱度减小，ΔS<0，而误选A。熔化是吸热的变化，故ΔH>0，冰融化成水，分子活动能力增强，混乱度增大，故ΔS>0。
满分策略：等量的同种物质，熵值与其状态有关，固态时熵值最小，气态时熵值最大。固→液→气，属于熵增过程；气→液→固，属于熵减过程。
正解：C
小练 · 素养达成
1．研究过程自发性的目的是 ( )
A．判断过程的方向
B．确定过程是否一定发生
C．判断过程发生的速率
D．判断过程的热效应
【答案】A
【解析】研究过程的自发性用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生、过程发生的速率、过程的热效应等。
2．下列反应中，在一定温度下，属于自发进行的吸热反应的是 ( )
A．NaOH与HCl反应
B．CO与O2点燃
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
D．SO3与H2O反应
【答案】C
【答案】A
【解析】一般来说，化合反应的焓变小于0，气体体积减小的反应ΔS<0。
4．反应CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下才能自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，该温度下|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项中正确的是 ( )
A．ΔH>0，ΔH－TΔS<0
B．ΔH<0，ΔH－TΔS>0
C．ΔH>0，ΔH－TΔS>0
D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0
【答案】A
【解析】根据方程式可知该反应的ΔS>0，如果ΔH<0，则该反应在任何温度下都自发进行，不符合事实，故ΔH＝＋17 kJ·mol－1>0，所以选A。
5．某化学反应的ΔH＝－122 kJ·mol－1，ΔS＝＋231 J·mol－1·K－1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( )
A．在任何温度下都能自发进行
B．在任何温度下都不能自发进行
C．仅在高温下自发进行
D．仅在低温下自发进行
【答案】A
【解析】题中ΔH<0、ΔS>0，故必有ΔH－TΔS<0，故在任何温度下都能自发进行。
【答案】(1)减小 (2)无明显变化 (3)增大 (4)减小 (5)增大
第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
素养目标
1．结合学过的化学反应实例，了解自发反应和非自发反应的含义
2．通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义
3．初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与模型认知能力
学法指导
1．结合生产、生活中的实例，如“水总是自发地从高处流向低处”等感受某些过程的自发性，进而结合“白磷自燃”“铁的锈蚀”等实例认识某些化学反应的自发性
2．阅读教材，结合实例认识只依据“焓判据”或“熵判据”判断反应自发性的局限性
3．结合“焓判据”和“熵判据”，综合认识自由能和化学反应方向判断的科学性
知识导图
课前 · 新知导学
1．自发过程：自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。如：水由高处流向低处。
2．自发反应：有些化学反应也是自发进行的，而且有__________。
3．化学反应的自发性与反应焓变的关系
(1)放热反应：绝大多数都能______________，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
(2)吸热反应：有些也能自发进行。
(3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。
方向性
化学反应的方向
自发进行
4．化学反应的自发性与熵变的关系
(1)熵。
熵是衡量一个体系______________的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度________，体系越无序，体系的熵就________。熵的符号为S。
(2)物质熵大小的判断。
物质的存在状态：对于同一物质，等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关，气态时熵值______，固态时熵值________，而液态时介于二者之间，物质的状态与熵大小的关系：S(g)>S(l)>S(s)。
混乱度
越大
越大
最大
最小
(3)熵变与反应方向。
①含义：大多数自发反应有趋向于体系混乱度______的倾向，导致体系的熵________。
②规律：大多数__________的反应都能自发进行。
③局限性：少数__________的反应在一定条件下也可以自发进行，如－10 ℃的液态水自动结冰、NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)。
④结论：熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。
增大
增大
熵增加
熵减少
5．自由能与化学反应的方向
体系的自由能变化(符号ΔG，单位kJ·mol－1)综合考虑了________和________对体系的影响，可用于判断化学反应自发进行的方向，表达式为ΔG＝_________。在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG____0的方向进行。
焓变
熵变
ΔH－T·ΔS
<
什么样的体系，自发过程才向着熵增的方向进行？
微思考
【答案】孤立体系或绝热体系。
(5)能自发进行的反应不一定真的能发生。 ( )
(6)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程。 ( )
【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√
课堂 · 素养初培
任务 判断化学反应方向的依据
素养探源 核心素养 考查途径
证据推理与模型认知 变化观念与平衡思想 在近几年的考题中有时会出现考查化学反应进行方向的判断选项，特别是有关综合判据的应用，但难度一般，所占分值较小
④硝酸铵溶于水要吸热。
⑤冰融化要吸热。
⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。
(1)对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发。
【答案】反应①②③的ΔH均小于0，根据焓判据可知该反应为自发反应。
(2)对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？
【答案】自发过程④⑤⑥与焓无关，是根据熵判据，它们属于自发过程。
【答案】合成氨反应根据焓判据可知该反应能自发进行，但是根据熵判据可知该反应不能自发进行。所以，判断该反应是否能自发进行，应用综合判据ΔG＝ΔH－ TΔS＝－92.2×103 J·mol－1－298 K×(－198.2 J·mol－1·K－1 )<0。
[深化理解]
1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。
2．熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。
3．复合判据
(1)判据。
(2)温度对反应方向的影响。
对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是 ( )
A．若ΔH<0，ΔS>0，任何温度下都能自发进行
B．若ΔH>0，ΔS<0，任何温度下都不能自发进行
C．若ΔH>0，ΔS>0，低温时可自发进行
D．若ΔH<0，ΔS<0，低温时可自发进行
[典例精练]
【答案】C
【解析】
选项 内容分析 结论
A ΔH<0，ΔS>0 ΔH－TΔS<0，任何温度下都能自发进行 正确
B ΔH>0，ΔS<0 ΔH－TΔS>0，任何温度下都不能自发进行 正确
C ΔH>0，ΔS>0，高温时能满足ΔH－TΔS<0 错误
D ΔH<0，ΔS<0，低温时能满足ΔH－TΔS<0 正确
【答案】C
辨析 · 易错易混
片面单一使用能量判据或熵判据
例1 下列说法中正确的是 ( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．自发反应在恰当条件下才能实现
D．自发反应在任何条件下都能实现
错解：A
错因分析：部分同学片面单一使用能量判据或熵判据。
满分策略：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减少，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。
正解：C
错解：A、B、D
错因分析：错选A的原因在于把反应的方向与反应速率混淆；且反应的自发性只表明反应具有能自发进行的趋势，并不能说明反应一定进行。易错选B的原因在于误认为非自发进行的反应在任何条件下都不能进行。错选D的原因在于忽视了“电解”是“输入能量”，是借助了外力。
满分策略：非自发反应在有外力作用时有可能发生，如有些反应常温时不能进行，高温时可以进行。
正解：C
不明确混乱度与物质的状态关系
例3 下列关于冰熔化为水的过程判断正确的是 ( )
A．ΔH>0，ΔS<0 B．ΔH<0，ΔS>0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0
错解：A
错因分析：部分同学误认为冰融化成水，分子活动能力减小，混乱度减小，ΔS<0，而误选A。熔化是吸热的变化，故ΔH>0，冰融化成水，分子活动能力增强，混乱度增大，故ΔS>0。
满分策略：等量的同种物质，熵值与其状态有关，固态时熵值最小，气态时熵值最大。固→液→气，属于熵增过程；气→液→固，属于熵减过程。
正解：C
小练 · 素养达成
1．研究过程自发性的目的是 ( )
A．判断过程的方向
B．确定过程是否一定发生
C．判断过程发生的速率
D．判断过程的热效应
【答案】A
【解析】研究过程的自发性用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生、过程发生的速率、过程的热效应等。
2．下列反应中，在一定温度下，属于自发进行的吸热反应的是 ( )
A．NaOH与HCl反应
B．CO与O2点燃
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
D．SO3与H2O反应
【答案】C
【答案】A
【解析】一般来说，化合反应的焓变小于0，气体体积减小的反应ΔS<0。
4．反应CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下才能自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，该温度下|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项中正确的是 ( )
A．ΔH>0，ΔH－TΔS<0
B．ΔH<0，ΔH－TΔS>0
C．ΔH>0，ΔH－TΔS>0
D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0
【答案】A
【解析】根据方程式可知该反应的ΔS>0，如果ΔH<0，则该反应在任何温度下都自发进行，不符合事实，故ΔH＝＋17 kJ·mol－1>0，所以选A。
5．某化学反应的ΔH＝－122 kJ·mol－1，ΔS＝＋231 J·mol－1·K－1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( )
A．在任何温度下都能自发进行
B．在任何温度下都不能自发进行
C．仅在高温下自发进行
D．仅在低温下自发进行
【答案】A
【解析】题中ΔH<0、ΔS>0，故必有ΔH－TΔS<0，故在任何温度下都能自发进行。
【答案】(1)减小 (2)无明显变化 (3)增大 (4)减小 (5)增大