第三节 化学反应的方向 优秀课件(共23张PPT)

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化学反应的方向
第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向
导入新课
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、用焓判据判断反应进行的方向
【交流讨论】
1.下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的主要原因吗？它们有何共同特点？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5kJ·mol-1
2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -822 kJ·mol-1
4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) △H = -1648.4 kJ·mol-1
H2(g) + F2(g) = 2HF(g) △H = -546.6 kJ·mol-1
【分析1】共同特点：△H < 0 即放热反应
2.从能量角度分析它们为什么可以自发进行？
【分析2】放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定,△H < 0 有利于反应自发进行
能量判据（焓判据）∶
反应物的总能量高
生成物的总能量低
放热反应
△H＜0
自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H﹤0），即△H＜0的反应有自发进行的倾向。
一、用焓判据判断反应进行的方向
二、用熵判据判断反应进行的方向
是不是所有自发进行的化学反应都是放热的？观察以下自发进行的反应，分析为何能自发进行。
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)
2N2O5(g) = 4NO2(g)+O2 (g)
(NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)
【交流讨论】
【分析】三者都是吸热反应，说明△H <0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H<0,焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
火柴的散落
扑克牌多次洗牌
墨水的扩散
固体的溶解
气体的扩散
【交流讨论】
这些看似不相干的事件有哪些规律
【分析】这些过程都是由整齐到散乱，由有序到无序，过程的发展总是自发的由混乱度大向混乱度小的方向进行。
二、用熵判据判断反应进行的方向
1.定义：熵是衡量体系混乱度大小的物理量
2.符号和单位：S，常用单位：J/(mol·K)
3.影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大
①与物质的量的关系：物质的量越大→粒子数越多→熵值越大
②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s)
二、用熵判据判断反应进行的方向
③不同物质熵值的关系：
I、物质组成越复杂→熵值越大
II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多→熵值越大
4.熵变：发生化学反应时物质熵的变化成为熵变，符号为ΔS，
计算方法：ΔS=生成物总熵-反应物总熵
5.用熵判据判断反应进行的方向：体系有自发向混乱度增加的方向变化的倾向。(即熵增△S＞0)
二、用熵判据判断反应进行的方向
【课堂练习】
1.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
二、用熵判据判断反应进行的方向
三、用综合判据判断反应进行的方向
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)
【交流讨论】
△S<0
△S<0
△S>0
△S>0
【分析】①②反应为熵增的反应，即△S>0，可以自发进行；③④为熵减的反应，△S<0，也可以自发进行。
1.复合判据（自由能判据）
在温度、压强一定的条件下，化学反应自发进行方向的判据是
△G = △H - T△S
2. 反应进行方向的判断方法：
△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
【总结】1、物质具有的能量趋于降低， H(焓变) <0，放热反应，焓判据。
2、物质的混乱度趋于增加， S(熵变)>0，熵(S)判据。
三、用综合判据判断反应进行的方向
1.填写下表
H Ｓ Ｇ 反应在该状况下能否自发进行
＜0 ＞0
＞0 ＜0
＞0 ＞0
＞0 ＜0
【交流讨论】
＜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
三、用综合判据判断反应进行的方向
【交流讨论】
我们可利用数学上的象限表示不同情况下的反应自发情况。找出四个象限，反应的自发情况。
H
Ｓ
高温自发
非自发进行
低温自发
自发进行
三、用综合判据判断反应进行的方向
【总结】应用判据时的注意事项
（1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。
（2）过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。
（3）一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。
三、用综合判据判断反应进行的方向
【课堂练习】
2.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。
三、用综合判据判断反应进行的方向
3.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
三、用综合判据判断反应进行的方向
课堂小结
课堂检测
1.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。
2.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。
课堂检测
3．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。
课堂检测
4.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
【解析】SnO2（s）+2C（s）═ Sn（s）+2CO（g）↑，该反应生成物气体系数大，混乱度大，所以是熵增加的反应，故：△S＞0；从图中可知，反应物能量低，生成物能量高，该反应是吸热反应，故：△H＞0。
课堂检测
5．下列反应不可能自发进行的是（　　）
A．2O3（g）═3O2（g）；△H＜0
B．2CO（g）═2C（s）+O2（g）；△H＞0
C．N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）；△H＜0
D．CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g）；△H＞0
B
【解析】A．△H＜0，△S＞0，可满足△H﹣T△S＜0，反应能自发进行；
B．△H＞0，△S＜0，一般情况下△G＝△H﹣T△S＞0，不能自发进行；
C．△H＜0，△S＜0，温度较高时即可满足△H﹣T△S＜0，能自发进行；
D．△H＞0，△S＞0，温度较高时即可满足△H﹣T△S＜0，反应能自发进行。
课堂检测
再 见