鲁科版 化学 选择性必修1 2.1 化学反应的方向 课件(共21张PPT)

(共21张PPT)
鲁科版 《 化学反应原理 》
第2章 化学反应的方向、限度与速率
第 1 节 化学反应的方向
核心素养发展目标
HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO
证据推理与模型认知
1.通过分析反应的焓变与反应的方向，了解反应焓变与反应方向有关，但不是唯一的影响因素；
2.通过分析反应的熵变与反应的方向，了解反应熵变与反应方向有关，但也不是唯一的影响因素；
3.通过分析关系式△H-T△S，分析反应焓变和反应熵变对反应方向的综合影响。
环节一：感受自发过程
在等温、等压条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程为自发过程。
请同学们联系生活，列举其他自动发生的过程。
能量角度：体系趋向于从高能量状态转换为低能量状态
生活中的自发过程
任务一：反应焓变与反应方向
交流 研讨
观察以下能自发进行的化学反应的热化学方程式，总结这些自发反应的共同点是什么
(2) CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－802.3 kJ/mol
(3) 4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s) ΔH=－444.3 kJ/mol
(4) 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ/mol
共同点： ΔH<0，放热反应
(5) 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH=－822.3 kJ/mol
(1) H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=－57.3 kJ/mol
据此得出什么结论？
环节二：化学反应的方向
任务一：反应焓变与反应方向
19世纪的化学家曾认为：
ΔH<0，反应自发进行
ΔH>0，反应不能自发进行
”证明“：科学研究中，要证明一个假设成立，就是证明凡符合假设的所有情况都能得出结论，即列举大量支持假设的实例。
”证伪“：要证明一个假设不成立，只需举出一个反例就可。
任务一：反应焓变与反应方向
动手动脑
实验内容：
实验现象：
实验结论：
NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应
产生刺激性气味的物质，烧杯壁变凉
NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应为可自发进行的吸热反应
△H＜0，利于反应自发进行，但不绝对，吸热反应也有能自发进行的。
实验小贴士
注意规范操作
小结
(2) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
(3) (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH>0
(4)
(1) Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl (s) = BaCl2(aq) +2NH3(g) +10H2O(l) ΔH>0
思考
根据下列自发吸热反应的共同特点判断是什么“推动”了反应的进行？
任务二：反应熵变与反应方向
一个新的物理量——熵
1.定义：描述体系无序程度的一个物理量。
——符号S，单位是J·mol-1·K-1
2.大小判据：
无序程度越高,熵值越大。
纯物质的熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。
例如，同一条件下，不同物质，熵值不同；
同一物质，S(g)>S(l)>S(s)；
物质的量越大，熵值越大。
类比 归纳
常见熵 ΔS>0 增加的物理过程
固体的溶解 水的汽化 墨水在水中的扩散 气体的扩散
化学反应存在着熵变（ΔS）
ΔS =反应产物的总熵—反应物的总熵
对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
ΔS>0 反应体系混乱度增大
ΔS<0 反应体系混乱度减小
判断下列过程的熵变是大于零还是小于零？
(1) 2H2O2(aq) = 2H2O(l)+O2(g)
(2) NH3(g) +HCl(g) = NH4Cl(s)
(3) 2NaHCO3(s)= Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(l)
(4) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
(5) Ag+(aq)+Cl-(aq) =AgCl(s)
ΔS＞0
ΔS＜0
【针对训练】
ΔS＞0
ΔS＜0
ΔS＜0
(2) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
(3) (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH>0
(4)
(1) Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl (s) = BaCl2(aq) +2NH3(g) +10H2O(l) ΔH>0
任务二：反应熵变与反应方向
ΔS＞0，利于反应自发进行
思考下述过程的方向性，体会熵变与反应的自发性有何关系
交流 研讨
熵减少的反应，在一定条件下也可以自发进行
是不是只有熵增（ΔS＞0）的反应才能自发进行？
不是
ΔS＞0的反应，利于反应自发进行，但不绝对，熵减小的反应也有能自发进行的。
小结
任务二：反应熵变与反应方向
任务三：用焓变与熵变综合判断反应方向
焓变 熵变 反应的自发性
ΔS＜0
ΔS＜0
ΔS＞0
ΔS＞0
ΔH＜0
ΔH＜0
ΔH＞0
ΔH＞0
？
反应能够自发进行
反应不能自发进行
拓展 视野
吉布斯自由能（符号G）的定义式为G=H-TS。
△G为反应的吉布斯自由能变△G＝△H－T△S，表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力。在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，反应的方向可依据△G来判断。
△ G＝△H－T△S<0，反应正向能自发进行
△ G＝△H－T△S=0，反应到达平衡状态
△ G＝△H－T△S>0，反应正向不能自发进行
判断下列反应进行的趋势。
(1) NH3(g) +HCl(g) = NH4Cl(s)
(2) NH4Cl(s) = NH3(g) +HCl(g)
ΔH＜0
ΔS＜0
△G＝△H－T△S
低温自发进行
ΔH＞0
ΔS＞0
△G＝△H－T△S
高温自发进行
Δ
任务三：用焓变与熵变综合判断反应方向
任务三：用焓变与熵变综合判断反应方向
焓变 熵变 反应的自发性
反应能够自发进行
反应不能自发进行
ΔS＜0
ΔS＜0
ΔS＞0
ΔS＞0
ΔH＜0
ΔH＜0
ΔH＞0
ΔH＞0
与温度
有关
低温利于自发进行
高温利于自发进行
说明小贴士
1
反应可行性和反应现实性的区别
反应方向的判据只能用于确定反应是否有自发进行的趋势，不能确定反应是否一定会发生。
2
以上反应的讨论，仅限于等温等压及除了体积功以外不做其他功条件下，人为的干预可以改变反应的方向。
迁移应用
汽车尾气中主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代城市中的重要大气污染物，依据所学知识提出治理的办法并说明理论依据。
NO(g) + CO(g) =？？
2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) +2CO2(g)
在298 K、100 kPa下，ΔH＝－746.8 kJ·mol－1，
ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1。
ΔH－TΔS＝－746.8 kJ·mol－1－298 K×(－197.5×10－3 kJ·mol－1·K－1)
= - 687.9kJ·mol－1＜0
因此，室温下反应能正向进行。
治理的办法之一：汽车排气管安装催化转化器。
科学改善生活
化学反应的方向
反应焓变
反应熵变
共同 影响
吸热
放热
熵增
熵减
能量判据
熵判据
ΔH - TΔS < 0 反应正向能自发进行。
ΔH - TΔS = 0 反应达到平衡状态。
ΔH - TΔS > 0 反应正向不能自发进行。
模型建构
思维建模
本节收获