《化学反应的方向》优质课课件
文档属性
| 名称 | 《化学反应的方向》优质课课件 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-05-06 14:25:11 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
化学反应的方向
学习目标
1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.能从已有的知识和生活经验初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响。
3.能用焓判据和熵判据说明化学反应进行的方向。
重点难点 焓减与熵增与化学反应方向的关系。
[联想、质疑]
汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g）
你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？
习近平在全国生态环境保护大会上强调:
坚决打好污染防治攻坚战
推动生态文明建设迈上新台阶
自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的过程？
【讨论交流】请同学们列举生活中自发进行的过程。这些现象有什么共性？
自由落体
自发反应：
在一定条件下不需外界帮助就能自动进行的反应.
自发过程：
在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。
一.自发过程和自发反应
特征：具有方向性，即过程的某方向在一定条件下是自发的，而逆反应在该条件下是不自发的。
化学反应中的自发过程
(1)钠与水反应：
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g) △H=－368 kJ/mol
(2)铁生锈：
3Fe(s)+3/2O2(g)+xH2O(l)=Fe2O3`H2O(s)△H=-824 kJ/mol
(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=－571.6kJ/mol
思考1：从能量角度看这些自发反应的共同点是什么？结合前面列举的生活中自发过程的例子,说明为什么放热反应能自发进行？
二、自发过程的焓判据
自发过程的体系趋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)，放热反应（△H＜0）中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家由此提出用焓变判断反应进行的方向，这就是焓判据。
若△H <0，正向反应能自发进行；
若△H >0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
△H= ＋37.30kJ/mol
自发反应一定要△H < O ？
结论：△H焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。
△H= ＋56.7kJ/mol
△H= ＋74.9kJ/mol
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
(NH4)2CO3(s) =NH4HCO3(s)+NH3(g)
有序
混乱
1、熵：
①定义：用来量度混乱(或无序)程度的物理量
熵值越大，无序程度越大
②符号：S
③单位：J · mol—1 · K—1
三、熵、熵增原理、熵判据
2、熵变△S：△S=S产物－S反应物
3、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，即熵变△S大于零 。
69.9Jmol-1K-1
47.9Jmol-1K-1
188.7Jmol-1K-1
三种状态下水的熵
冰 水 水蒸气
如何判断反应过程是熵增还是熵减？
(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
经验：
1、 同种物质的S: S(g)>S(l)>S(s)
熵增 熵增
固态 液态 气态
2、气体分子总数增多的反应是熵增的反应。
3、固体的溶解过程、液体扩散过程和气体扩散过程等熵增。
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=－39.35J mol-1 K-1
结论：△S > O有利于反应自发进行，
自发反应不一定要△S > O
熵变是反应能否自发进行因素,但不是惟一因素。
4、熵判据的局限性：
1）自发过程不一定熵增（零下水结冰）
2）熵增不一定自发（石灰石高温分解）
4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）═4Fe（OH）3（s） ΔH ＜0
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0
分别从焓判据和熵判据的角度分析上述反应是否自发反应？
正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑焓变△H 和熵变△S
思考交流
G
美国物理化学家吉布斯
美国物理化学家、数学物理学家。
他奠定了化学热力学的基础。
提出了吉布斯自由能与吉布斯相律。
他创立了向量分析并将其引入数学物理之中。
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。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）。
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
高温时＜０
低温时＜０
高温自发
低温自发
△ H
△Ｓ
△Ｇ
△G=△H -T△S
四.复合判据（自由能变化△G）
当△G<0时，反应为自发反应
当△G>0时，反应为非自发反应
当△G=0时，反应达到平衡状态
科学视野
注：1）恒温恒压
2）T为热力学温度，单位是“开”
3）△G<0过程自发
4）过程的自发性只是用于判断过程的方向，不能确定一定会发生
5）没有外界干扰
6）平衡状态△G=0
△H
△S
[知识应用]
本节课一开始提出处理汽车尾气的反应：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），已知，298K、101KPa下，该反应△H = - 113.0 KJ·mol-1 ，△S = -143.5 J·mol-1·K-1
请判断是否可行？
△G =△H-T△S =-113.0 KJ·mol-1 -[298K×
(-143.5J·mol-1·K-1)×10-3
= - 69.68 KJ·mol-1 < 0
因此，室温下反应能自发进行。
[注意]该反应速率极慢，需要使用催化剂来加速反应。
经过本节课的学习，同学们收获了什么？
1、下列反应中，在不能自发进行的是( )
D. CO(g)＝C(s)＋1/2O2 (g)
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
2、下列说法正确的是( )
A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发性的
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、自发反应在一定条件下才能实现。
D、自发反应在任何条件下都能实现。
C
3、25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）△H＝+56.76kJ mo﹣1，自发进行的原因是（ ）
A．吸热反应 B．放热反应
C．熵减少的反应 D．熵增大效应大于热效应
D
通过本节课的学习，同学们还有什么疑问可以大胆的提出来！
【质疑释疑】
熵与环境
熵增就是污染
熵与社会
熵增就是混乱
熵与生命
熵增就是衰老
自律总是比懒散痛苦，
放弃总是比坚持轻松，
不忘初心，逆熵做功，砥砺前行！！！
谢谢！再见！
化学反应的方向
学习目标
1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.能从已有的知识和生活经验初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响。
3.能用焓判据和熵判据说明化学反应进行的方向。
重点难点 焓减与熵增与化学反应方向的关系。
[联想、质疑]
汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g）
你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？
习近平在全国生态环境保护大会上强调:
坚决打好污染防治攻坚战
推动生态文明建设迈上新台阶
自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的过程？
【讨论交流】请同学们列举生活中自发进行的过程。这些现象有什么共性？
自由落体
自发反应：
在一定条件下不需外界帮助就能自动进行的反应.
自发过程：
在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。
一.自发过程和自发反应
特征：具有方向性，即过程的某方向在一定条件下是自发的，而逆反应在该条件下是不自发的。
化学反应中的自发过程
(1)钠与水反应：
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g) △H=－368 kJ/mol
(2)铁生锈：
3Fe(s)+3/2O2(g)+xH2O(l)=Fe2O3`H2O(s)△H=-824 kJ/mol
(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=－571.6kJ/mol
思考1：从能量角度看这些自发反应的共同点是什么？结合前面列举的生活中自发过程的例子,说明为什么放热反应能自发进行？
二、自发过程的焓判据
自发过程的体系趋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)，放热反应（△H＜0）中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家由此提出用焓变判断反应进行的方向，这就是焓判据。
若△H <0，正向反应能自发进行；
若△H >0，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
△H= ＋37.30kJ/mol
自发反应一定要△H < O ？
结论：△H
△H= ＋56.7kJ/mol
△H= ＋74.9kJ/mol
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
(NH4)2CO3(s) =NH4HCO3(s)+NH3(g)
有序
混乱
1、熵：
①定义：用来量度混乱(或无序)程度的物理量
熵值越大，无序程度越大
②符号：S
③单位：J · mol—1 · K—1
三、熵、熵增原理、熵判据
2、熵变△S：△S=S产物－S反应物
3、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，即熵变△S大于零 。
69.9Jmol-1K-1
47.9Jmol-1K-1
188.7Jmol-1K-1
三种状态下水的熵
冰 水 水蒸气
如何判断反应过程是熵增还是熵减？
(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
经验：
1、 同种物质的S: S(g)>S(l)>S(s)
熵增 熵增
固态 液态 气态
2、气体分子总数增多的反应是熵增的反应。
3、固体的溶解过程、液体扩散过程和气体扩散过程等熵增。
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=－39.35J mol-1 K-1
结论：△S > O有利于反应自发进行，
自发反应不一定要△S > O
熵变是反应能否自发进行因素,但不是惟一因素。
4、熵判据的局限性：
1）自发过程不一定熵增（零下水结冰）
2）熵增不一定自发（石灰石高温分解）
4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）═4Fe（OH）3（s） ΔH ＜0
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0
分别从焓判据和熵判据的角度分析上述反应是否自发反应？
正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑焓变△H 和熵变△S
思考交流
G
美国物理化学家吉布斯
美国物理化学家、数学物理学家。
他奠定了化学热力学的基础。
提出了吉布斯自由能与吉布斯相律。
他创立了向量分析并将其引入数学物理之中。
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。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）。
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
高温时＜０
低温时＜０
高温自发
低温自发
△ H
△Ｓ
△Ｇ
△G=△H -T△S
四.复合判据（自由能变化△G）
当△G<0时，反应为自发反应
当△G>0时，反应为非自发反应
当△G=0时，反应达到平衡状态
科学视野
注：1）恒温恒压
2）T为热力学温度，单位是“开”
3）△G<0过程自发
4）过程的自发性只是用于判断过程的方向，不能确定一定会发生
5）没有外界干扰
6）平衡状态△G=0
△H
△S
[知识应用]
本节课一开始提出处理汽车尾气的反应：2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），已知，298K、101KPa下，该反应△H = - 113.0 KJ·mol-1 ，△S = -143.5 J·mol-1·K-1
请判断是否可行？
△G =△H-T△S =-113.0 KJ·mol-1 -[298K×
(-143.5J·mol-1·K-1)×10-3
= - 69.68 KJ·mol-1 < 0
因此，室温下反应能自发进行。
[注意]该反应速率极慢，需要使用催化剂来加速反应。
经过本节课的学习，同学们收获了什么？
1、下列反应中，在不能自发进行的是( )
D. CO(g)＝C(s)＋1/2O2 (g)
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
2、下列说法正确的是( )
A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发性的
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、自发反应在一定条件下才能实现。
D、自发反应在任何条件下都能实现。
C
3、25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）△H＝+56.76kJ mo﹣1，自发进行的原因是（ ）
A．吸热反应 B．放热反应
C．熵减少的反应 D．熵增大效应大于热效应
D
通过本节课的学习，同学们还有什么疑问可以大胆的提出来！
【质疑释疑】
熵与环境
熵增就是污染
熵与社会
熵增就是混乱
熵与生命
熵增就是衰老
自律总是比懒散痛苦，
放弃总是比坚持轻松，
不忘初心，逆熵做功，砥砺前行！！！
谢谢！再见！