2.3化学反应进行的方向 课件(共36张PPT) 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2.3化学反应进行的方向 课件(共36张PPT) 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-26 15:36:55 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
化学反应进行的方向
1.知道自发过程和化学反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比, 能说出熵和熵变的概念。
3.能说出焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变和熵变判断化学反应的方向。
高山流水
火柴散落
冰块融化
品红扩散
共同点:这现象都是自发进行的。
一、自发过程和自发反应
1.自发过程
（1）概念：
在温度和压强一定的条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。
（2）特点：
①能量角度：
②混乱度角度：
高能→低能
有序→无序
2.自发反应
（1）概念：
在给定的条件下,可以自发进行到显著程度的化学反应,就称为自发反应。
（2）特点：
（3）应用：非自发反应要想发生，必须对它做功。
具有方向性
思考感悟1
为什么日常用的铁器会生锈,铜会长出铜绿,而铁锈不会变为铁,铜绿不会变为铜呢
提示:
金属腐蚀是一个放热的自发过程,而金属化合物变为单质是一个非自发过程。
思考感悟2
“自发反应一定能自动进行,而非自发反应一定不能发生”,这句话对吗 说明理由。
提示:
不对。某些自发反应需在一定条件下才能自动进行,
非自发反应具备了一定条件也能发生。
如甲烷燃烧是自发反应,但需点燃或加热才能反应;
石灰石分解为氧化钙和二氧化碳常温下为非自发反应,在高温下可以发生。
二、焓变与反应方向
1.焓判据
放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。
探究一 化学反应方向与焓变的关系
H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJ·mol-1
观察下列能够自发进行的化学反应，它们的共同特征是什么？为什么能够自发进行呢？你能够得出什么结论？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5kJ·mol-1
2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJ·mol-1
2H2O(l) = 2H2(g) +O2(g) H = +484 kJ·mol-1
4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJ·mol-1
Cu(s) + H2SO4(aq) = CuSO4(aq) + H2(g) H = +1341 kJ·mol-11
自发反应
自发反应
非自发反应
自发反应
自发反应
非自发反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定
放热反应( H < 0)，是有利于反应自发进行的条件
探究一 化学反应方向与焓变的关系
H < 0 即放热反应
共同特点
发生原因
结 论
自发反应和焓变的关系
反应的焓变是与反应进行方向有关的因素之一,
但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
三、熵变与反应方向
1.用来度量体系混乱度的物理量。
熵值越大,混乱度越大。 符号:S。单位:J·mol-1·K-1。
2.影响熵值大小的因素
（1）物质的种类
（2）物质的状态
同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s).
（3）物质的量
同一状态的同一物质，n越大，分子数越多，熵值越大。
同一条件下，不同的物质熵值不同。
3.熵变
（1）概念
化学反应的熵变是产物总熵与反应物总熵之差，符号为ΔS。
对于确定的化学反应，在一定条件下，具有确定的熵变。
（2）计算式
ΔS=S(生成物)-S(反应物)
ΔS只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的途径无关。
4.熵增原理
(1)在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号ΔS)大于零。
(2)熵判据
体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,因此可用熵变来判断反应进行的方向。
常见的熵增大过程有:固体的溶解,气体的扩散,水的汽化过程等。
常见的熵增大的反应有:产生气体的反应, 气体物质的量增大的反应。
A
D
B
根据熵的定义判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零。
(1)水蒸气冷凝成水
(2)硫酸铜溶于水
(3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
(4) 2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)
(5)2H2(g) + O2(g) ＝2H2O (l)
△S<0
△S<0
△S>0
△S>0
△S>0
判断以下自发进行的反应的熵变
Zn(s) + H2SO4(aq) = Zn SO4(aq) + H2(g)
2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g)
2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)
4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s)
△S<0
△S<0
△S>0
△S>0
熵变是与反应进行方向有关的因素之一,
但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
大量事实告诉我们，综合考虑焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向。
吉布斯确立了定量描述焓变和熵变在判断反应的自发性过程中的地位。
吉布斯自由能的出现，完美地从定量角度揭示了变化过程中焓变与熵变之间的协调与抗衡。
约西亚·威拉德·吉布斯
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
四.复合判据
(1)复合判据。
化学反应的方向是焓变和熵变共同影响的结果,判断依据为ΔH-TΔS,
又称自由能变化,符号为ΔG。
(2)反应能否自发进行的判断。
在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔG=ΔH-TΔS<0的方向进行,
直到达平衡状态。
ΔH-TΔS<0 反应能自发进行
ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态
ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行
ΔH ΔS ΔH-TΔS 反应情况
- +
+ -
+ +
- -
负值
在任何温度下反应均能自发进行
正值
在任何温度下反应均不能自发进行
低温为正,高温为负
低温时非自发,高温时自发
低温为负,高温为正
低温时自发,高温时非自发
金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂：SnO2（s）+2C（s）═Sn（s）+2CO（g）↑，反应过程中能量的变化如图所示．下列有关该反应的△H、△S的说法中正确的是（ ）
A．△H＜0，△S＜0 B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＞0 D．△H＞0，△S＞0
D
已知：△G＝△H﹣T△S，当△G＜0，反应能自发进行，△G＞0反应不能自发进行。
生产合成气的反应：C(s)+H2O(g) ═ CO(g)+H2(g)在高温时才能自发进行。
下列对该反应过程的△H、△S判断正确的是（ ）
A．△H＞0，△S＜0 B．△H＜0，△S＜0
C．△H＞0，△S＞0 D．△H＜0，△S＞0
C
【解析】由反应C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）可知，反应中气体的体积增大，则△S＞0，
△G＝△H﹣T△S，当△G＜0反应可自发进行，该反应在高温度时才能自发进行，△H＞0，故选：C。
下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )
A. 非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应
B. 高温高压下石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C. 由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D. 反应 在低温下能自发进行，说明该反应的
C
ΔH>0
下列说法不正确 的是( )
A. 反应 常温下能自发进行，该反应的
B. 反应 在一定条件下可自发进行，且 ，则
C. 反应 在常温下不能自发进行，说明该反应的
D. 反应 必须在高温下反应才能发生，则
B
下列说法中不正确的是( )
A.体系有序性越高,熵值就越低
B.自发过程不一定导致体系的熵增大
C.吸热反应不可能自发进行
D.同种物质气态时熵值最大
C
已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。
一定条件下,下列反应不能自发进行的是( )
B
反应CH3OH(l)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，
若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔH－TΔS＞0
C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔH－TΔS＜0
A
【解析】 某温度下反应自发向右进行，说明ΔH－TΔS＜0，
即ΔH－TΔS＝－17 kJ·mol－1，若ΔH＝－17 kJ·mol－1，则ΔS＝0，不符合事实，
故ΔH＝＋17 kJ·mol－1＞0，所以选A项。
在如图所示图1中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都分布在两个容器中(见图2)。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法中不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向
的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
D
下列说法正确的是( )
A．ΔH<0，ΔS>0，所有温度下反应能自发进行
B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
D．自发反应一定不需要任何条件就容易发生
A
【解析】 ΔH<0，ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，反应在所有温度下均能自发进行，A正确；
大部分化合反应是放热反应，分解反应是吸热反应，B错误；
判断反应是否自发进行的依据是ΔH－TΔS<0反应自发进行，C错误；
自发反应也可能需要一定的条件，D错误。
下列对于化学反应方向说法正确的是( )
A．反应3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)在一定条件下能自发进行，说明该反应的ΔH＞0
B．常温下反应2Na2SO3(s)＋O2(g)=2Na2SO4(s)能自发进行，则ΔH＜0
C．反应2Na2O2(s)＋2CO2(g)=2Na2CO3(s)＋O2(g)能自发进行，则该反应的ΔH＞0
D．一定温度下，反应2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH＜0
B
【解析】 ΔH－TΔS＜0反应能自发进行。若反应的ΔS＜0，反应能自发进行，则ΔH＜0，A、C错误，
B正确；2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)属于分解反应，为吸热反应，ΔH＞0，D错误。
第三节
化学反应的方向
焓判据
自发过程与自发反应
放热过程（ H﹤0）常常是容易自发进行
熵判据
熵增过程（ S﹥0）常常是容易自发进行
复合判据
G= H-T S
G﹤0 反应能自发进行
G =0 反应达到平衡状态
G﹥0 反应不能自发进行
(1)放热的熵增反应,能自发进行。
ΔH<0,ΔS>0,ΔG<0
(2)吸热的熵减反应,不能自发进行。
ΔH>0,ΔS<0,ΔG>0
(3)放热的熵减反应,降低温度,有利于反应自发进行。
ΔH<0,ΔS<0,要保证ΔG<0,T 要降低。
(4)吸热的熵增反应,升高温度,有利于反应自发进行。
ΔH>0,ΔS>0,要保证ΔG<0,T 要升高得足够高。
化学反应进行的方向
1.知道自发过程和化学反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比, 能说出熵和熵变的概念。
3.能说出焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变和熵变判断化学反应的方向。
高山流水
火柴散落
冰块融化
品红扩散
共同点:这现象都是自发进行的。
一、自发过程和自发反应
1.自发过程
（1）概念：
在温度和压强一定的条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。
（2）特点：
①能量角度：
②混乱度角度：
高能→低能
有序→无序
2.自发反应
（1）概念：
在给定的条件下,可以自发进行到显著程度的化学反应,就称为自发反应。
（2）特点：
（3）应用：非自发反应要想发生，必须对它做功。
具有方向性
思考感悟1
为什么日常用的铁器会生锈,铜会长出铜绿,而铁锈不会变为铁,铜绿不会变为铜呢
提示:
金属腐蚀是一个放热的自发过程,而金属化合物变为单质是一个非自发过程。
思考感悟2
“自发反应一定能自动进行,而非自发反应一定不能发生”,这句话对吗 说明理由。
提示:
不对。某些自发反应需在一定条件下才能自动进行,
非自发反应具备了一定条件也能发生。
如甲烷燃烧是自发反应,但需点燃或加热才能反应;
石灰石分解为氧化钙和二氧化碳常温下为非自发反应,在高温下可以发生。
二、焓变与反应方向
1.焓判据
放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。
探究一 化学反应方向与焓变的关系
H2(g) + F2(g) = 2HF(g) H = -546.6 kJ·mol-1
观察下列能够自发进行的化学反应，它们的共同特征是什么？为什么能够自发进行呢？你能够得出什么结论？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H = -2217.5kJ·mol-1
2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) H = -822 kJ·mol-1
2H2O(l) = 2H2(g) +O2(g) H = +484 kJ·mol-1
4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) H = -1648.4 kJ·mol-1
Cu(s) + H2SO4(aq) = CuSO4(aq) + H2(g) H = +1341 kJ·mol-11
自发反应
自发反应
非自发反应
自发反应
自发反应
非自发反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定
放热反应( H < 0)，是有利于反应自发进行的条件
探究一 化学反应方向与焓变的关系
H < 0 即放热反应
共同特点
发生原因
结 论
自发反应和焓变的关系
反应的焓变是与反应进行方向有关的因素之一,
但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
三、熵变与反应方向
1.用来度量体系混乱度的物理量。
熵值越大,混乱度越大。 符号:S。单位:J·mol-1·K-1。
2.影响熵值大小的因素
（1）物质的种类
（2）物质的状态
同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s).
（3）物质的量
同一状态的同一物质，n越大，分子数越多，熵值越大。
同一条件下，不同的物质熵值不同。
3.熵变
（1）概念
化学反应的熵变是产物总熵与反应物总熵之差，符号为ΔS。
对于确定的化学反应，在一定条件下，具有确定的熵变。
（2）计算式
ΔS=S(生成物)-S(反应物)
ΔS只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的途径无关。
4.熵增原理
(1)在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号ΔS)大于零。
(2)熵判据
体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,因此可用熵变来判断反应进行的方向。
常见的熵增大过程有:固体的溶解,气体的扩散,水的汽化过程等。
常见的熵增大的反应有:产生气体的反应, 气体物质的量增大的反应。
A
D
B
根据熵的定义判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零。
(1)水蒸气冷凝成水
(2)硫酸铜溶于水
(3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
(4) 2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)
(5)2H2(g) + O2(g) ＝2H2O (l)
△S<0
△S<0
△S>0
△S>0
△S>0
判断以下自发进行的反应的熵变
Zn(s) + H2SO4(aq) = Zn SO4(aq) + H2(g)
2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g)
2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)
4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s)
△S<0
△S<0
△S>0
△S>0
熵变是与反应进行方向有关的因素之一,
但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
大量事实告诉我们，综合考虑焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向。
吉布斯确立了定量描述焓变和熵变在判断反应的自发性过程中的地位。
吉布斯自由能的出现，完美地从定量角度揭示了变化过程中焓变与熵变之间的协调与抗衡。
约西亚·威拉德·吉布斯
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
四.复合判据
(1)复合判据。
化学反应的方向是焓变和熵变共同影响的结果,判断依据为ΔH-TΔS,
又称自由能变化,符号为ΔG。
(2)反应能否自发进行的判断。
在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔG=ΔH-TΔS<0的方向进行,
直到达平衡状态。
ΔH-TΔS<0 反应能自发进行
ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态
ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行
ΔH ΔS ΔH-TΔS 反应情况
- +
+ -
+ +
- -
负值
在任何温度下反应均能自发进行
正值
在任何温度下反应均不能自发进行
低温为正,高温为负
低温时非自发,高温时自发
低温为负,高温为正
低温时自发,高温时非自发
金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂：SnO2（s）+2C（s）═Sn（s）+2CO（g）↑，反应过程中能量的变化如图所示．下列有关该反应的△H、△S的说法中正确的是（ ）
A．△H＜0，△S＜0 B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＞0 D．△H＞0，△S＞0
D
已知：△G＝△H﹣T△S，当△G＜0，反应能自发进行，△G＞0反应不能自发进行。
生产合成气的反应：C(s)+H2O(g) ═ CO(g)+H2(g)在高温时才能自发进行。
下列对该反应过程的△H、△S判断正确的是（ ）
A．△H＞0，△S＜0 B．△H＜0，△S＜0
C．△H＞0，△S＞0 D．△H＜0，△S＞0
C
【解析】由反应C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）可知，反应中气体的体积增大，则△S＞0，
△G＝△H﹣T△S，当△G＜0反应可自发进行，该反应在高温度时才能自发进行，△H＞0，故选：C。
下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )
A. 非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应
B. 高温高压下石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C. 由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D. 反应 在低温下能自发进行，说明该反应的
C
ΔH>0
下列说法
A. 反应 常温下能自发进行，该反应的
B. 反应 在一定条件下可自发进行，且 ，则
C. 反应 在常温下不能自发进行，说明该反应的
D. 反应 必须在高温下反应才能发生，则
B
下列说法中不正确的是( )
A.体系有序性越高,熵值就越低
B.自发过程不一定导致体系的熵增大
C.吸热反应不可能自发进行
D.同种物质气态时熵值最大
C
已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。
一定条件下,下列反应不能自发进行的是( )
B
反应CH3OH(l)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，
若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔH－TΔS＞0
C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔH－TΔS＜0
A
【解析】 某温度下反应自发向右进行，说明ΔH－TΔS＜0，
即ΔH－TΔS＝－17 kJ·mol－1，若ΔH＝－17 kJ·mol－1，则ΔS＝0，不符合事实，
故ΔH＝＋17 kJ·mol－1＞0，所以选A项。
在如图所示图1中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都分布在两个容器中(见图2)。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法中不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向
的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
D
下列说法正确的是( )
A．ΔH<0，ΔS>0，所有温度下反应能自发进行
B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
D．自发反应一定不需要任何条件就容易发生
A
【解析】 ΔH<0，ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，反应在所有温度下均能自发进行，A正确；
大部分化合反应是放热反应，分解反应是吸热反应，B错误；
判断反应是否自发进行的依据是ΔH－TΔS<0反应自发进行，C错误；
自发反应也可能需要一定的条件，D错误。
下列对于化学反应方向说法正确的是( )
A．反应3NO2(g)＋H2O(l)=2HNO3(aq)＋NO(g)在一定条件下能自发进行，说明该反应的ΔH＞0
B．常温下反应2Na2SO3(s)＋O2(g)=2Na2SO4(s)能自发进行，则ΔH＜0
C．反应2Na2O2(s)＋2CO2(g)=2Na2CO3(s)＋O2(g)能自发进行，则该反应的ΔH＞0
D．一定温度下，反应2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH＜0
B
【解析】 ΔH－TΔS＜0反应能自发进行。若反应的ΔS＜0，反应能自发进行，则ΔH＜0，A、C错误，
B正确；2NaCl(s)=2Na(s)＋Cl2(g)属于分解反应，为吸热反应，ΔH＞0，D错误。
第三节
化学反应的方向
焓判据
自发过程与自发反应
放热过程（ H﹤0）常常是容易自发进行
熵判据
熵增过程（ S﹥0）常常是容易自发进行
复合判据
G= H-T S
G﹤0 反应能自发进行
G =0 反应达到平衡状态
G﹥0 反应不能自发进行
(1)放热的熵增反应,能自发进行。
ΔH<0,ΔS>0,ΔG<0
(2)吸热的熵减反应,不能自发进行。
ΔH>0,ΔS<0,ΔG>0
(3)放热的熵减反应,降低温度,有利于反应自发进行。
ΔH<0,ΔS<0,要保证ΔG<0,T 要降低。
(4)吸热的熵增反应,升高温度,有利于反应自发进行。
ΔH>0,ΔS>0,要保证ΔG<0,T 要升高得足够高。