人教版（2019）高二化学选择性必修1 2.3 化学反应的方向 课件(共36张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高二化学选择性必修1 2.3 化学反应的方向 课件(共36张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-09-30 10:00:16 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
第3节 化学反应的方向
第二章化学反应速率与化学平衡第2节化学平衡第1节化学反应速率第3节化学反应的方向第4节化学反应的调控课程目标
1、知道化学反应是有方向的。
2、知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
3、能判断简单反应能否自发进行。
4、构建化学反应自发性判断的思维模型,发展证据推理与模型认知的学科核心素养
教学环节一：自发过程与自发反应
水从高处向低处流
【思考】1、以上过程能自动发生吗？2、从能量角度分析这些过程有什么共同特点？
热茶变凉
问题一：什么是自发过程？
冰淇淋融化
初步认识
1.自发过程：
一定的条件下，不需要其它外力作用（光、电等）就能自动进行的过程
一、自发过程和自发反应
特点
能量角度
从高能状态到低能状态的倾向
混乱度角度
在密闭条件下、从有序到无序的倾向
深入认识
在一定条件卡，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。
深入认识
氢气的燃烧
水的电解
非自发过程：
必须外界持续做功，否则，过程就会停止，这样的过程叫做“非自发过程”。
“自发”是一定条件下的自发，条件变了，可能由原来的“自发”变成“非自发”。
深入认识
冬天水结冰自发
春天冰融水自发
深入认识
“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，更不能确定发生的速率。“非自发“也不代表不能发生。
处于高水位的水有向低处流动的趋势但是现在被大坝拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势。
①镁条燃烧；
②酸碱中和；
③铁器暴露在潮湿空气中会生锈；
④甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，
⑤锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，
请同学们举例说明自发的化学反应的例子：
问题二：什么是自发反应？
初步认识
2.自发反应：
在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。
自发反应一定是自发过程，
但自发过程不一定是自发反应
一、自发过程和自发反应
zyizhuzhu
注意
思考交流 1、
【思考】猜测：什么样的化学反应能自发反应？
分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系:
2Na(s)+2H2O(l)====2NaOH(aq)+H2(g),
该反应是___热反应,ΔH__0,
常温下___自发进行。
放
<
能
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)
Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4(aq)+ Cu(s)
NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l)
△H= -285.8 kJ·mol-1
△H= -216.8 kJ·mol-1
△H= -57.3kJ·mol-1
教学环节二：焓 判 据（能量判据）
任务一 化学反应方向的熵判据
19世纪，化学家就认为反应焓变是决定化学反应是否自发进行的因素。
用焓变来判断反应进行的方向，这就是所谓的焓判据。
放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。
放热反应(△H<0 )具有自发进行的倾向
自发反应一定是放热反应（焓减）吗？
局限性
思考交流 2、
Ba（OH）2.8H2O和NH4Cl 固体混合
NaHCO3和稀盐酸
归纳小结
化学反应方向的焓 判 据（能量判据）
△H < 0有利于反应自发进行，
自发反应不一定要△H < 0
焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
例、以下自发反应可用能量判据来解释的是( )
A、硝酸铵自发地溶于水
B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.7kJ/mol
C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol
D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol
教学环节三：熵 判 据（混乱度判据）
问题3：什么因素驱动了吸热反应的自发进行呢？
德国科学家克劳修斯(R. Clausius)最早提出了另一个推动体系变化的因素，并称之为“熵”（符号S）的概念，用熵表示体系混乱度
任务二 化学反应方向的熵判据
（混乱度）
在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。
即混乱度趋于增加△S>0，有自发进行倾向。
衡量体系混乱程度的物理量。
体系的混乱程度越大(无序)，熵越大。
在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。与有序体系相比，无序体系更加稳定。
（混乱度）
小结：
1. 同一物质：S(g)>S(l)>S(s)
2. 化学反应中，生成气态物质越多，体系的熵越大。
思考：1. 同一物质固、液、气态，哪种状态的熵最大？
2. 体系熵变与生成气体量有何关系？
液体遍地流
固体不乱跑
气体到处飞
例．在下列变化中，体系的熵将发生怎样的变化？
A.少量的食盐溶解于水中
B.气态水变成液态水
C. 2Na2SO3(s)＋O2(g)===2Na2SO4(s)
D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)
E. HCl(g) + NH3(g) = NH4Cl (s)
ΔS<0
ΔS>0
ΔS<0
ΔS<0
ΔS>0
例．下列反应中，熵显著增加的反应是( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)
C．2C(s)＋O2(g) === 2CO (g)
D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)
C
熵变化判断
在化学反应中，气态物质的系数增大，则熵增大。反之，则熵减小
请说说下列吸热反应能够自发进行的原因。
①2N2O5 (g)=4NO2(g)+O2(g) H= +56.7kJ/mol
②(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9kJ/mol
熵判据：
熵增加（△S＞0），体系混乱度增加，具有自发进行的倾向。
△S＞0
△S＞0
思考交流3
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)
NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s)
思考交流4
4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)
△S > 0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S > 0
熵变是反应能否自发进行一个因素，但不是唯一因素
归纳小结
化学反应方向的熵 判 据（混乱度判据）
体系自由能变化（符号为△G，单位为kJ/mol）综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，用来定量评价焓变和熵变在反应过程中作用的关系称之为吉布斯公式：
△G=△H-T△S，G为吉布斯自由能。
自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变又都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。
吉布斯
1. 定义：在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能的变化ΔG = ΔH﹣TΔS。(单位为kJ/mol)
2. 判断标准：
（1）当ΔG <0时，反应能自发进行；
（2）当ΔG =0时，反应处于平衡状态；
（3）当ΔG >0时，反应不能自发进行。
教学环节四：复合判据
反应在该状况下能否自发进行
＜０ ＞０
＞０ ＜０
＞０ ＞０
＜０ ＜０
H
Ｓ
Ｇ
＜０
＞０
低温时＞０，高温时＜０
低温时＜０，高温时＞０
自发进行
不自发进行
低温不自发，高温自发
低温自发，高温不自发
△S
△H
H<0
S>0
所有温度下
反应自发进行
H>0
S>0
高温下
反应自发进行
H<0
S<0
低温下
反应自发进行
H<0 ， S<0
所有温度下
反应不能自发进行
反应自发性的判断依据
ΔG = ΔH﹣TΔS＜0
深入认识
1..判断反应的自发性
教学环节五：源于实际 应用概念
汽车尾气中的主要污染物是NO和CO,它们是现代化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)
你能否判断该反应在室温下能自发进行吗？
已知 298K、100kPa下，ΔH=-746.8KJ·mol -1
ΔS＝-197.5J·mol－1·K－1
△G =ΔH-T ΔS
=-746.8KJ·mol-1+298K×197.5×10-3 KJ·mol－1·K－1
=-687.945 KJ.mol-1<0
可自发进行！
早在1791年，人们就在金红石的矿物中发现了钛元素（该矿物的主要成分是TiO2,含量95%）。然而，直到1910年，人们第一次才得以制得纯净的钛。
科学家设计的第一步反应：
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
△H=+161.9KJ/mol，△S=-38.4J/(mol·K) 不能自发反应。
另一个方案：科学家们为了解决这一难题，想出来另外一个方案：向二氧化钛与氯气的反应体系中加入石墨，
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C（石墨）=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-59.1kJ·mol-1，△S=141.0J·mol-1·K-1。
2. 工业上“改造”反应
化学反应的方向
课堂小结
一、自发过程和自发反应
二、化学反应方向的焓判据（△H<0 ）
三、化学反应方向的熵判据（△S>0）
四、化学反应方向的复合判据ΔG = ΔH﹣TΔS<0
1、下列说法不正确的是（ ）
A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应。
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. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热
D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关
C
随堂练习
2.某反应２AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH < 0，ΔS > 0 B. ΔH < 0，ΔS <0
C. ΔH > 0，ΔS > 0 D. ΔH > 0，ΔS < 0
C
3、已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1 ，ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，则：
(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行；
(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“否”)成为反应方向的决定因素；
(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。
（1） G= ΔH－TΔS
＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1＝130.5 kJ·mol－1>0
能
不能
1 111.6 K
4.某反应２AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH < 0，ΔS > 0 B. ΔH < 0，ΔS <0
C. ΔH > 0，ΔS > 0 D. ΔH > 0，ΔS < 0
C
第二章 化学反应速率与化学平衡
第3节 化学反应的方向
第二章化学反应速率与化学平衡第2节化学平衡第1节化学反应速率第3节化学反应的方向第4节化学反应的调控课程目标
1、知道化学反应是有方向的。
2、知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
3、能判断简单反应能否自发进行。
4、构建化学反应自发性判断的思维模型,发展证据推理与模型认知的学科核心素养
教学环节一：自发过程与自发反应
水从高处向低处流
【思考】1、以上过程能自动发生吗？2、从能量角度分析这些过程有什么共同特点？
热茶变凉
问题一：什么是自发过程？
冰淇淋融化
初步认识
1.自发过程：
一定的条件下，不需要其它外力作用（光、电等）就能自动进行的过程
一、自发过程和自发反应
特点
能量角度
从高能状态到低能状态的倾向
混乱度角度
在密闭条件下、从有序到无序的倾向
深入认识
在一定条件卡，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。
深入认识
氢气的燃烧
水的电解
非自发过程：
必须外界持续做功，否则，过程就会停止，这样的过程叫做“非自发过程”。
“自发”是一定条件下的自发，条件变了，可能由原来的“自发”变成“非自发”。
深入认识
冬天水结冰自发
春天冰融水自发
深入认识
“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，更不能确定发生的速率。“非自发“也不代表不能发生。
处于高水位的水有向低处流动的趋势但是现在被大坝拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势。
①镁条燃烧；
②酸碱中和；
③铁器暴露在潮湿空气中会生锈；
④甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，
⑤锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，
请同学们举例说明自发的化学反应的例子：
问题二：什么是自发反应？
初步认识
2.自发反应：
在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。
自发反应一定是自发过程，
但自发过程不一定是自发反应
一、自发过程和自发反应
zyizhuzhu
注意
思考交流 1、
【思考】猜测：什么样的化学反应能自发反应？
分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系:
2Na(s)+2H2O(l)====2NaOH(aq)+H2(g),
该反应是___热反应,ΔH__0,
常温下___自发进行。
放
<
能
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)
Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4(aq)+ Cu(s)
NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l)
△H= -285.8 kJ·mol-1
△H= -216.8 kJ·mol-1
△H= -57.3kJ·mol-1
教学环节二：焓 判 据（能量判据）
任务一 化学反应方向的熵判据
19世纪，化学家就认为反应焓变是决定化学反应是否自发进行的因素。
用焓变来判断反应进行的方向，这就是所谓的焓判据。
放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。
放热反应(△H<0 )具有自发进行的倾向
自发反应一定是放热反应（焓减）吗？
局限性
思考交流 2、
Ba（OH）2.8H2O和NH4Cl 固体混合
NaHCO3和稀盐酸
归纳小结
化学反应方向的焓 判 据（能量判据）
△H < 0有利于反应自发进行，
自发反应不一定要△H < 0
焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。
例、以下自发反应可用能量判据来解释的是( )
A、硝酸铵自发地溶于水
B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)；△H=+56.7kJ/mol
C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); △H=+74.9 kJ/mol
D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol
教学环节三：熵 判 据（混乱度判据）
问题3：什么因素驱动了吸热反应的自发进行呢？
德国科学家克劳修斯(R. Clausius)最早提出了另一个推动体系变化的因素，并称之为“熵”（符号S）的概念，用熵表示体系混乱度
任务二 化学反应方向的熵判据
（混乱度）
在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。
即混乱度趋于增加△S>0，有自发进行倾向。
衡量体系混乱程度的物理量。
体系的混乱程度越大(无序)，熵越大。
在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。与有序体系相比，无序体系更加稳定。
（混乱度）
小结：
1. 同一物质：S(g)>S(l)>S(s)
2. 化学反应中，生成气态物质越多，体系的熵越大。
思考：1. 同一物质固、液、气态，哪种状态的熵最大？
2. 体系熵变与生成气体量有何关系？
液体遍地流
固体不乱跑
气体到处飞
例．在下列变化中，体系的熵将发生怎样的变化？
A.少量的食盐溶解于水中
B.气态水变成液态水
C. 2Na2SO3(s)＋O2(g)===2Na2SO4(s)
D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)
E. HCl(g) + NH3(g) = NH4Cl (s)
ΔS<0
ΔS>0
ΔS<0
ΔS<0
ΔS>0
例．下列反应中，熵显著增加的反应是( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)
C．2C(s)＋O2(g) === 2CO (g)
D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)
C
熵变化判断
在化学反应中，气态物质的系数增大，则熵增大。反之，则熵减小
请说说下列吸热反应能够自发进行的原因。
①2N2O5 (g)=4NO2(g)+O2(g) H= +56.7kJ/mol
②(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9kJ/mol
熵判据：
熵增加（△S＞0），体系混乱度增加，具有自发进行的倾向。
△S＞0
△S＞0
思考交流3
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)
NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s)
思考交流4
4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)
△S > 0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S > 0
熵变是反应能否自发进行一个因素，但不是唯一因素
归纳小结
化学反应方向的熵 判 据（混乱度判据）
体系自由能变化（符号为△G，单位为kJ/mol）综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，用来定量评价焓变和熵变在反应过程中作用的关系称之为吉布斯公式：
△G=△H-T△S，G为吉布斯自由能。
自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变又都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。
吉布斯
1. 定义：在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能的变化ΔG = ΔH﹣TΔS。(单位为kJ/mol)
2. 判断标准：
（1）当ΔG <0时，反应能自发进行；
（2）当ΔG =0时，反应处于平衡状态；
（3）当ΔG >0时，反应不能自发进行。
教学环节四：复合判据
反应在该状况下能否自发进行
＜０ ＞０
＞０ ＜０
＞０ ＞０
＜０ ＜０
H
Ｓ
Ｇ
＜０
＞０
低温时＞０，高温时＜０
低温时＜０，高温时＞０
自发进行
不自发进行
低温不自发，高温自发
低温自发，高温不自发
△S
△H
H<0
S>0
所有温度下
反应自发进行
H>0
S>0
高温下
反应自发进行
H<0
S<0
低温下
反应自发进行
H<0 ， S<0
所有温度下
反应不能自发进行
反应自发性的判断依据
ΔG = ΔH﹣TΔS＜0
深入认识
1..判断反应的自发性
教学环节五：源于实际 应用概念
汽车尾气中的主要污染物是NO和CO,它们是现代化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)
你能否判断该反应在室温下能自发进行吗？
已知 298K、100kPa下，ΔH=-746.8KJ·mol -1
ΔS＝-197.5J·mol－1·K－1
△G =ΔH-T ΔS
=-746.8KJ·mol-1+298K×197.5×10-3 KJ·mol－1·K－1
=-687.945 KJ.mol-1<0
可自发进行！
早在1791年，人们就在金红石的矿物中发现了钛元素（该矿物的主要成分是TiO2,含量95%）。然而，直到1910年，人们第一次才得以制得纯净的钛。
科学家设计的第一步反应：
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
△H=+161.9KJ/mol，△S=-38.4J/(mol·K) 不能自发反应。
另一个方案：科学家们为了解决这一难题，想出来另外一个方案：向二氧化钛与氯气的反应体系中加入石墨，
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C（石墨）=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-59.1kJ·mol-1，△S=141.0J·mol-1·K-1。
2. 工业上“改造”反应
化学反应的方向
课堂小结
一、自发过程和自发反应
二、化学反应方向的焓判据（△H<0 ）
三、化学反应方向的熵判据（△S>0）
四、化学反应方向的复合判据ΔG = ΔH﹣TΔS<0
1、下列说法不正确的是（ ）
A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应。
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. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热
D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关
C
随堂练习
2.某反应２AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH < 0，ΔS > 0 B. ΔH < 0，ΔS <0
C. ΔH > 0，ΔS > 0 D. ΔH > 0，ΔS < 0
C
3、已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1 ，ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，则：
(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行；
(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“否”)成为反应方向的决定因素；
(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。
（1） G= ΔH－TΔS
＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1＝130.5 kJ·mol－1>0
能
不能
1 111.6 K
4.某反应２AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A.ΔH < 0，ΔS > 0 B. ΔH < 0，ΔS <0
C. ΔH > 0，ΔS > 0 D. ΔH > 0，ΔS < 0
C