化学人教版（2019）选择性必修1 2.3 化学反应进行的方向 课件(共31张PPT)
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修1 2.3 化学反应进行的方向 课件(共31张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-07-06 14:29:18 | ||
图片预览
文档简介
(共31张PPT)
第二章 化学反应速率和化学平衡
第三节 化学反应的方向
1、初步了解焓变、熵变与化学反应进行的方向的关系。（重点）
2、应用焓变和熵变解释日常生产生活中的现象。
高山流水、熟透的苹果落地，其势能减少，状态趋向于稳定，能量趋向于最低，扑克、玩具散落时，“乱七八糟”，混乱度趋向于最大。化学反应也有如此现象，也有内能降低（焓判据），混乱度增大（熵判据）的趋势。
【思考】什么是焓判据？什么是熵判据？它们有何应用呢？
高山流水
苹果落地
1、自然界中水总是从高处往低处流；
2、墨水扩散，食盐溶解于水；
生活中的自发过程
3、生活中，一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿的空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。
在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程。
1、自发过程:
一、自发过程与自发反应
特点：
① 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者放释热量)。
② 在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
实例： 自然界中的自发过程
① 自然界中的水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流。
② 物理学中研究的电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动。
③ 日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。
2、自发反应
在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。
3、非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可以将水从低处引向高处，通电可以将水分解为氢气和氧气。
体系总是趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系往往会对外做功或释放热量)。这一经验规律就是焓判断依据，即焓变是决定一个反应能否自发进行的因素之一。
二、化学反应方向的判据
1、焓判据
1、多数能自发进行的化学反应是放热反应
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：
4Fe(OH)2(s) ＋ 2H2O(l) ＋ O2(g) === 4Fe(OH)3(s)
ΔH(298K)＝－444.3 kJ·mol－1
2、有不少吸热反应也能自发进行
例如：NH4HCO3(s) ＋ CH3COOH(aq) === CO2(g)＋ CH3COONH4(aq) ＋ H2O(l)
ΔH(298K)＝＋37.30 kJ·mol－1
3、有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在
较高温度下则能自发进行。
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的
CaCO3的分解反应。
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298K)＝＋178.2 kJ·mol－1
ΔH(1200K)＝＋176.5 kJ·mol－1
1 、下列说法正确的是 ( )
A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是放热反应，非自发反应一定是吸热反应
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
C
练一练
2、下列过程是非自发的是 ( )
A．水由高处向低处流
B．煤炭的燃烧
C．铁在潮湿空气中生锈
D．室温下水结成冰
D
2、熵判据
(1) 熵
熵是衡量体系混乱度大小的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。熵的符号为S，常用单位：J·mol－1·K－1。
有序排列的火柴变为无序的排列。
(2) 物质熵大小规律
① 物质的存在状态：对于同一种物质，等物质的量
的该物质其熵值(混乱度)大小与物质的存在状态有关
，气态时熵值最大，固态时熵值最小，而液态时介于
二者之间，即S(g)>S(l)> S(s)。
② 与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
③ 不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂其熵值
越大，一般组成物质的原子种类相同时，一个分子中
的原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大。
① 熵变
化学反应的熵变是产物的总熵值与反应物的总熵值之差。符号：ΔS；表达式：ΔS＝S(产物)－S(反应物)。
(3) 熵变
② 熵变大小规律
对于有气体参与的化学反应(气体参与反应时气体
既可以是反应物也可以是产物)，气态物质的物质的量
增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反
应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其
熵变通常是负值，是熵减小的反应。所以离子反应的
条件之一是有气体产生，即为熵值增大的反应。
③ 熵判据
在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。
④ 反应的熵变与反应方向的关系
a．许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发地进
行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反
应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。
例：2H2O2(aq)== 2H2O(l) ＋ O2(g)
ΔS＝467.4 J·mol－1·K－1
NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g) + H2O(l) ＋CH3COONH4(aq)
ΔS＝184.05 J·mol－1·K－1
b. 有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
例：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔS＝169.6 J·mol－1·K－1
C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔS＝133.8 J·mol－1·K－1
c. 铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自
发进行。
例： 2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)
ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1
1、下列说法不正确的是 ( )
A．焓变是一个反应能否自发进行相关的因素，多数
放热反应能自发进行
B．在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的
混乱程度越大，熵值越大
C．自发进行的反应一定能迅速进行
D．一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影
响有关
D
练一练
2、碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生
氨气，对其说法正确的是 ( )
A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体
系的熵增大
B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C．碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发
分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
A
3、复合判据
由焓判据知放热过程常常是容易进行的；由熵判
据知熵增的过程是自发的。很多情况下，用不同的判
据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所
以我们应两个判据兼顾。
复合判据公式为：ΔG＝ΔH－TΔS
ΔH－TΔS<0时反应能自发进行。
ΔH－TΔS>0时反应不能自发进行。
4、焓变与熵变对反应方向的共同影响
(1)焓变和熵变的复合判据判断反应的方向。
体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)综合
考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自
发进行的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
① 当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG<0，反应自发进行。
② 当ΔH>0，ΔS<0时，ΔG>0，反应不能自发进行
③ 当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发
进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应
达平衡状态。
(2) 用复合判据判断反应方向的有关规律。
①放热的熵增加反应一定能自发进行，放热的熵减小
反应或熵无明显变化的反应，也可能自发进行，如氢
气燃烧、甲烷燃烧等。
②吸热的熵减小反应一定不能自发进行，而吸热的自
发过程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。
③无热效应的自发过程是熵增加的过程。如两种理想
气体的混合。
④ 当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬
殊，可能某一因素占主导地位。
⑤ 此外，如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时，
温度有可能对反应的方向起决定性作用。
3、灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用 ( )
(已知在0℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS<0时能自发反应)
A．会变 B．不会变
C．不能确定 D．升高温度才会变
A
练一练
4、某反应A＋B===C＋D在低温下能自发进行，在高
温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正
确的是 ( )
A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH>0，ΔS>0
C．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH>0，ΔS<0
C
化学反应
进行的方向
三、复合判据
放热过程（ H﹤0）常常是容易自发进行的。
熵增过程（ S﹥0）常常是容易发进行的。
G = H - T S
一、能量判据
二、熵判据
1、知道了某反应有自发性之后，则 ( )
A．可判断出反应的方向
B．可确定反应是否一定会发生
C．可预测反应速率的大小
D．可判断反应的热效应
A
2、下列对熵的理解不正确的是 ( )
A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵
减小
D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋
O2(g)是熵增加的反应
C
3、下列自发反应可用焓判据来解释的是 ( )
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol
B．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋H2O(l)
＋CH3COONH4(aq) ΔH＝＋37.3 kJ/mol
C．3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)
ΔH＝－138 kJ/mol
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋178.2 kJ/mol
C
第二章 化学反应速率和化学平衡
第三节 化学反应的方向
1、初步了解焓变、熵变与化学反应进行的方向的关系。（重点）
2、应用焓变和熵变解释日常生产生活中的现象。
高山流水、熟透的苹果落地，其势能减少，状态趋向于稳定，能量趋向于最低，扑克、玩具散落时，“乱七八糟”，混乱度趋向于最大。化学反应也有如此现象，也有内能降低（焓判据），混乱度增大（熵判据）的趋势。
【思考】什么是焓判据？什么是熵判据？它们有何应用呢？
高山流水
苹果落地
1、自然界中水总是从高处往低处流；
2、墨水扩散，食盐溶解于水；
生活中的自发过程
3、生活中，一般在室温下，冰块会融化；铁器暴露在潮湿的空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。
在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程。
1、自发过程:
一、自发过程与自发反应
特点：
① 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者放释热量)。
② 在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
实例： 自然界中的自发过程
① 自然界中的水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流。
② 物理学中研究的电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动。
③ 日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。
2、自发反应
在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。
3、非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可以将水从低处引向高处，通电可以将水分解为氢气和氧气。
体系总是趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系往往会对外做功或释放热量)。这一经验规律就是焓判断依据，即焓变是决定一个反应能否自发进行的因素之一。
二、化学反应方向的判据
1、焓判据
1、多数能自发进行的化学反应是放热反应
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：
4Fe(OH)2(s) ＋ 2H2O(l) ＋ O2(g) === 4Fe(OH)3(s)
ΔH(298K)＝－444.3 kJ·mol－1
2、有不少吸热反应也能自发进行
例如：NH4HCO3(s) ＋ CH3COOH(aq) === CO2(g)＋ CH3COONH4(aq) ＋ H2O(l)
ΔH(298K)＝＋37.30 kJ·mol－1
3、有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在
较高温度下则能自发进行。
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的
CaCO3的分解反应。
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298K)＝＋178.2 kJ·mol－1
ΔH(1200K)＝＋176.5 kJ·mol－1
1 、下列说法正确的是 ( )
A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是放热反应，非自发反应一定是吸热反应
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
C
练一练
2、下列过程是非自发的是 ( )
A．水由高处向低处流
B．煤炭的燃烧
C．铁在潮湿空气中生锈
D．室温下水结成冰
D
2、熵判据
(1) 熵
熵是衡量体系混乱度大小的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。熵的符号为S，常用单位：J·mol－1·K－1。
有序排列的火柴变为无序的排列。
(2) 物质熵大小规律
① 物质的存在状态：对于同一种物质，等物质的量
的该物质其熵值(混乱度)大小与物质的存在状态有关
，气态时熵值最大，固态时熵值最小，而液态时介于
二者之间，即S(g)>S(l)> S(s)。
② 与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
③ 不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂其熵值
越大，一般组成物质的原子种类相同时，一个分子中
的原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大。
① 熵变
化学反应的熵变是产物的总熵值与反应物的总熵值之差。符号：ΔS；表达式：ΔS＝S(产物)－S(反应物)。
(3) 熵变
② 熵变大小规律
对于有气体参与的化学反应(气体参与反应时气体
既可以是反应物也可以是产物)，气态物质的物质的量
增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反
应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其
熵变通常是负值，是熵减小的反应。所以离子反应的
条件之一是有气体产生，即为熵值增大的反应。
③ 熵判据
在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。
④ 反应的熵变与反应方向的关系
a．许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发地进
行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反
应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。
例：2H2O2(aq)== 2H2O(l) ＋ O2(g)
ΔS＝467.4 J·mol－1·K－1
NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g) + H2O(l) ＋CH3COONH4(aq)
ΔS＝184.05 J·mol－1·K－1
b. 有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
例：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔS＝169.6 J·mol－1·K－1
C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔS＝133.8 J·mol－1·K－1
c. 铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自
发进行。
例： 2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)
ΔS＝－39.35 J·mol－1·K－1
1、下列说法不正确的是 ( )
A．焓变是一个反应能否自发进行相关的因素，多数
放热反应能自发进行
B．在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的
混乱程度越大，熵值越大
C．自发进行的反应一定能迅速进行
D．一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影
响有关
D
练一练
2、碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生
氨气，对其说法正确的是 ( )
A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体
系的熵增大
B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C．碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发
分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
A
3、复合判据
由焓判据知放热过程常常是容易进行的；由熵判
据知熵增的过程是自发的。很多情况下，用不同的判
据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所
以我们应两个判据兼顾。
复合判据公式为：ΔG＝ΔH－TΔS
ΔH－TΔS<0时反应能自发进行。
ΔH－TΔS>0时反应不能自发进行。
4、焓变与熵变对反应方向的共同影响
(1)焓变和熵变的复合判据判断反应的方向。
体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)综合
考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自
发进行的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
① 当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG<0，反应自发进行。
② 当ΔH>0，ΔS<0时，ΔG>0，反应不能自发进行
③ 当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发
进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应
达平衡状态。
(2) 用复合判据判断反应方向的有关规律。
①放热的熵增加反应一定能自发进行，放热的熵减小
反应或熵无明显变化的反应，也可能自发进行，如氢
气燃烧、甲烷燃烧等。
②吸热的熵减小反应一定不能自发进行，而吸热的自
发过程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。
③无热效应的自发过程是熵增加的过程。如两种理想
气体的混合。
④ 当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬
殊，可能某一因素占主导地位。
⑤ 此外，如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时，
温度有可能对反应的方向起决定性作用。
3、灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用 ( )
(已知在0℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS<0时能自发反应)
A．会变 B．不会变
C．不能确定 D．升高温度才会变
A
练一练
4、某反应A＋B===C＋D在低温下能自发进行，在高
温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正
确的是 ( )
A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH>0，ΔS>0
C．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH>0，ΔS<0
C
化学反应
进行的方向
三、复合判据
放热过程（ H﹤0）常常是容易自发进行的。
熵增过程（ S﹥0）常常是容易发进行的。
G = H - T S
一、能量判据
二、熵判据
1、知道了某反应有自发性之后，则 ( )
A．可判断出反应的方向
B．可确定反应是否一定会发生
C．可预测反应速率的大小
D．可判断反应的热效应
A
2、下列对熵的理解不正确的是 ( )
A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵
减小
D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋
O2(g)是熵增加的反应
C
3、下列自发反应可用焓判据来解释的是 ( )
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol
B．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋H2O(l)
＋CH3COONH4(aq) ΔH＝＋37.3 kJ/mol
C．3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)
ΔH＝－138 kJ/mol
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋178.2 kJ/mol
C