2023化学苏教版选择性必修一 2.2.1 化学反应的方向 课件（共31张ppt）

(共31张PPT)
第1课时　化学反应的方向
专题2　化学反应速率与化学平衡
第二单元　化学反应的方向与限度
学习目标
1. 了解自发过程和化学反应的自发性。
2. 通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。
3. 初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
化学反应进行的快慢
化学反应进行的方向
——化学反应速率
——
新课引入
生活中的自发过程
(1)自然界中水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流；
铁生锈
(2) 铁器暴露在潮湿空气中会生锈，这个过程是自发的，其逆过程是非自发的。
这些现象将向何方向发展，我们非常清楚，因为它们有明显的自发性——其中是否蕴藏着一定的科学原理？
思考与交流：
1. 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，需持续借助某种外力作用才能进行的过程。
2. 自发反应：在给定的一组条件下，一个可以自发地进行的反应。
一、自发过程与自发反应
化学反应中的自发过程
(1)甲烷燃烧：
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
H=－802.3 kJ/mol
(2)铁生锈：
2Fe(s)+3/2O2(g)===Fe2O3(s) H=-824 kJ/mol
(3)氢气和氧气反应：
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) H=－571.6 kJ/mol
共同点——
H<0
放热反应
二、反应方向的焓判据
1. 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)，这一经验规律就是能量判据。
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。
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＝－395.41 kJ/mol
② C(石墨、s)+O2(g)===CO2(g) H2＝－393.51 kJ/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1
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
练习2
A
？
2.自发反应与焓变的关系：
(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应；
N2O5分解： 2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)
H=+56.7 kJ/mol
碳铵的分解：(NH4 )2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)
H=+74.9 kJ/mol
(2)有不少吸热反应也能自发进行；
(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。
CaCO3(s)===CaO(s) + CO2(g)
H(298K) = +178.2 kJ/mol
H(1200K) = +176.5 kJ/mol
结论：反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
固体溶解过程
气体的扩散
克劳修斯
（德国）
熵
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。
1. 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”。单位： J mol-1 K-1
体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。
三、反应方向的熵判据
2. 熵、熵增原理、熵判据
熵：在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。
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（符号 S ）大于零，这个原理叫做熵增原理。在用来判断化学反应方向时就称为熵判据。
体系混乱度越大，熵值越大；
体系混乱度越小，熵值越小。
体系混乱度有增加的倾向
3．同一物质在不同状态时熵值大小：在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。
S（g）﹥S（l）﹥S（s）。
4. 自发反应与熵变的关系
(1)许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行；
(2)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；
CaCO3(s)===CaO(s) + CO2(g)
(3)少数熵减小的反应，在一定条件下也可以自发地进行。
HCl(g) +NH3(g)===NH4Cl(s)
2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s)
结论：反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。
归纳： 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
熵增原理
<0
凡是能使反应体系焓减小、熵增加的反应方向，就是化学反应自发进行的方向。
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。
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(s)
D
熵减
熵增
熵增
熵增
四、判断化学反应方向的复合判据
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）。在恒温、恒压下，用 G判断化学反应自发进行的方向显得更为科学（当 G <0时可自发进行）［吉布斯自由能］。
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
G = H - T S ＜0 反应能自发进行
G = H - T S ＞0 反应不能自发进行
G = H - T S ＝0 反应达到平衡状态
CO2(s)→ CO2(g)
2Mg(s)+O2(g)===2MgO(s)
2K(s)+2H2O(l)===2K+(aq)+2OH-(aq)+H2(g)
Ag+(aq)+Cl-===AgCl(s)
H > 0， S>0 自发
H <0， S<0 自发
H <0， S>0 自发
H <0， S<0 自发
说出下列反应中的焓变，熵变，及自发性。
练习5
化学反应的方向
焓 变
熵 变
共同 影响
吸 热
放 热
熵 增
熵 减
温度
影响因素：
焓减小有利于反应自发 熵增大有利于反应自发
小结：
随堂练习
1. 实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解的叙述中，正确的是（ ）
A. 所有的放热反应都是自发进行的
B. 所有的自发反应都是放热的
C. 焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D. 焓变是决定反应是否具有自发性的判据
C
2. 自发进行的反应一定是（ ）
吸热反应
B. 放热反应
C. 熵增加反应
D. 熵增加或者放热反应
D
3. 25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) H=56.76 kJ/mol，
自发进行的原因是（ ）
A.是吸热反应
B. 是放热反应
C. 是熵减小的反应
D. 熵增大效应大于能量效应
D
4. 某反应其 H= -122 kJ/mol， S= -231J.mol-1.K-1，则此反应在下列哪些情况下可自发进行（ ）
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
D
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