2.3 化学反应的方向 课件- 高二上学期化学 人教版（2019） 选择性必修1(共34张PPT)
文档属性
| 名称 | 2.3 化学反应的方向 课件- 高二上学期化学 人教版（2019） 选择性必修1(共34张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 49.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-10-10 15:13:58 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
人教版高中化学选择性必修1 化学反应原理
第三节 化学反应的方向
古希腊神话中西西弗斯触犯了众神，诸神为了惩罚西西弗斯，便要求他把一块巨石推上山顶，而由于那巨石太重了，每每未上山顶就又滚下山去，前功尽弃，于是他就不断重复、永无止境地做这件事——诸神认为再也没有比进行这种无效无望的劳动更为严厉的惩罚了。西西弗斯的生命就在这样一件无效又无望的劳作当中慢慢消耗殆尽。
请问推石头上山的过程和石头从山上滚落的过程有什么不同？
自发过程与非自发过程
PART 01
2、非自发过程：
在一定条件(T、P)下，不需要外力作用就能自动进行的过程。
在一定条件（T、P）下，需要持续借助外力作用才能进行的过程。
一、自发过程和非自发过程
“自发” 一词的本意是由事物自身主动产生、发起或形成，不依赖外部力量的推动、干预或指令.
1、自发过程：
在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。
“自发”只是有发生的趋势，并不代表一定会发生，更不能确定发生的速率。“非自发“也不代表不能发生。
“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”。
请列举一些自然界中能够自发进行的现象。
水从高处流向低处
100°C的沸水
室温的凉水
Q1:想一想以上这些自发过程自发的原因是什么？
一、自发过程与自发反应
3. 自发过程的动力：
高能
状态
低能
状态
对外做功或放热
转化为
能量角度
墨水扩散
但有一些自发过程并不存在明显的能量变化，为什么也能自发？
NaCl晶胞
Cl-
Na+
有序
无序
自发
无序程度低
无序程度高
3. 自发过程的动力：
有序
状态
无序
状态
转化为
密闭条件下
混乱度角度
自发
非自发
与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。
HCl+NaOH
NaCl+H2O
自发反应与非自发反应
PART 02
自发反应：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应。
钢铁生锈
湿法炼铜
木材燃烧
非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。
二、自发反应和非自发反应
Q2：有同学认为木材燃烧这个过程不能自发，因为需要点燃，你怎么看？
点燃、加热等用于启动反应后不需要持续进行，不算外力作用，算给定条件。所谓外力作用一般指需要通过太阳光、通电等对体系持续做功。
判断下列说法的正误，错误的请说明理由
01
自发反应均不需要任何条件就可发生。
反应自发性越大，反应速率越快。
非自发反应一定不能发生。
02
03
(1)自发反应可被用来做“有用功”。
如H2的燃烧可设计成燃料电池
(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。
如电解水
研究价值
化学反应自发性的判断
PART 03
Q3:从化学反应能量变化角度考虑，你认为什么样的反应能自发进行？
①Na(s)+H2O(l)=NaOH(aq)+1/2H2(g)
②NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
③C(s)+O2 (g)=CO2(g)
④CH4(g)+2O2 (g)=CO2(g)+2H2O(l)
H= -184kJ/mol
H= -57.3kJ/mol
H= -393.5kJ/mol
H= -890.3kJ/mol
大多数自发反应为放热反应。
Q4:吸热反应一定不自发吗？请举出反例。
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s) =2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) ΔH > 0
NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l) H =＋31.4kJ/mol
这些反应都是吸热反应，但在常温下能自发进行
结论：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。因此，不能直接用放热(ΔH＜0)或吸热(ΔH＞0)来判断化学反应能否自发进行。
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s) =2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)
NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l)
推测这些吸热反应能自发进行的可能原因是什么？
混乱度大（无序）
自发的
混乱度小（有序）
如何定义体系的混乱程度？
熵是度量体系混乱程度的物理量，符号：S，单位：J/K
混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大
ΔS=S产物总熵－S反应物总熵
H2O(s) = H2O (l)
△S>0
1. 同一物质：S(g)>S(l)>S(s)
2. 化学反应中，气态物质越多，体系的混乱度越大。
熵值大小的比较
判断一个反应的熵变
a 若反应有气体参与，看气体计量系数的变化，
气体计量系数增加， ΔS ＞ 0；
气体计量系数减小， ΔS ＜ 0；
气体计量系数不变的反应(Δn气=0)，ΔS 较小
b 对于没有气体参加的反应,
一般反应化学计量数增大， ΔS >0
结合下表中化学反应和数据，归纳化学反应的ΔS情况
根据已有的知识和经验，判断下列过程的熵变大于零还是小于零
(1)H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
(2)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)
(3)NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)
(4)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
随堂练习
Q5：熵减的反应一定不能自发进行吗？请举例说明。
浓盐酸与浓氨水的反应
结论：熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。
用焓变与熵变综合判断反应方向
在等温、等压条件的封闭体系中，
ΔG=ΔH-TΔS
T为热力学温度，单位为K，为正值
ΔG=ΔH-TΔS
一定能自发进行
=0
达到平衡状态
＞0
一定不能自发进行
1876年，吉布斯提出自由能变化ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小（ΔG＜0）的方向进行，直至达到平衡。
＜0
自由能变化符号为ΔG，单位为kJ/mol。
Q6：请以焓变、熵变分别为横、纵坐标，在坐标系的四个象限中分别判断反应自发性的情况。
二、化学反应进行方向的判据
规律总结
工业上冶炼金属铝的方法是什么？根据以下数据判断，为什么不能用焦炭还原氧化铝炼制金属铝？
298K时，2Al2O3(s)+3C(s)=4Al(s)+3CO2(g) H = +2171 kJ/mol
S = +635.5 J/(mol K)
当T > 3416K时，该反应才能自发进行，而这么高的温度在工业生产中是很难满足的。
即学即用
工业冶炼金属钛
①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
ΔH= +161.9KJ/mol ΔS＝-38.4 J·mol－1·K－1
②Mg+ TiCl4=Ti+ MgCl2
工业上“改造”反应
2C(s,石墨)+ O2(g) = 2CO(g) ΔH=-110.5kJ/mol
ΔS＝+89.7 J·mol－1·K－1
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)
ΔH=-59.2kJ/mol ΔS＝+141.0 J·mol－1·K－1
同样是放热反应，
有的在常温下不需要任何条件就能自发，如：酸碱中和反应；
有的需要引发条件，如：碳的燃烧；
还有些放热反应需要持续加热才能进行，例如：H2(g) + CuO(s) = Cu(s) + H2O(1) H=-128.5KJ/mol。
请从活化能的角度思考这是为什么？
Ea很小，常温即能自发。
Ea稍大，但Ea＜△H，给予外界条件一经引发后即能自发。
Ea较大，且Ea＞△H，需持续给予外界条件才能自发。
反应物
Ea
△H
生成物
反应进程
能量
反应物
Ea
△H
生成物
反应进程
能量
反应物
Ea
△H
生成物
反应进程
能量
0
小结：自然之法如此神奇，正是很多燃烧反应会遇到“活化能”的壁垒。才使得富含有机物的生命体在富含氧气的大气中没有“自燃”。
谢谢观看！
第二章 化学反应速率与化学平衡
人教版高中化学选择性必修1 化学反应原理
第三节 化学反应的方向
古希腊神话中西西弗斯触犯了众神，诸神为了惩罚西西弗斯，便要求他把一块巨石推上山顶，而由于那巨石太重了，每每未上山顶就又滚下山去，前功尽弃，于是他就不断重复、永无止境地做这件事——诸神认为再也没有比进行这种无效无望的劳动更为严厉的惩罚了。西西弗斯的生命就在这样一件无效又无望的劳作当中慢慢消耗殆尽。
请问推石头上山的过程和石头从山上滚落的过程有什么不同？
自发过程与非自发过程
PART 01
2、非自发过程：
在一定条件(T、P)下，不需要外力作用就能自动进行的过程。
在一定条件（T、P）下，需要持续借助外力作用才能进行的过程。
一、自发过程和非自发过程
“自发” 一词的本意是由事物自身主动产生、发起或形成，不依赖外部力量的推动、干预或指令.
1、自发过程：
在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。
“自发”只是有发生的趋势，并不代表一定会发生，更不能确定发生的速率。“非自发“也不代表不能发生。
“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”。
请列举一些自然界中能够自发进行的现象。
水从高处流向低处
100°C的沸水
室温的凉水
Q1:想一想以上这些自发过程自发的原因是什么？
一、自发过程与自发反应
3. 自发过程的动力：
高能
状态
低能
状态
对外做功或放热
转化为
能量角度
墨水扩散
但有一些自发过程并不存在明显的能量变化，为什么也能自发？
NaCl晶胞
Cl-
Na+
有序
无序
自发
无序程度低
无序程度高
3. 自发过程的动力：
有序
状态
无序
状态
转化为
密闭条件下
混乱度角度
自发
非自发
与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。
HCl+NaOH
NaCl+H2O
自发反应与非自发反应
PART 02
自发反应：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应。
钢铁生锈
湿法炼铜
木材燃烧
非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。
二、自发反应和非自发反应
Q2：有同学认为木材燃烧这个过程不能自发，因为需要点燃，你怎么看？
点燃、加热等用于启动反应后不需要持续进行，不算外力作用，算给定条件。所谓外力作用一般指需要通过太阳光、通电等对体系持续做功。
判断下列说法的正误，错误的请说明理由
01
自发反应均不需要任何条件就可发生。
反应自发性越大，反应速率越快。
非自发反应一定不能发生。
02
03
(1)自发反应可被用来做“有用功”。
如H2的燃烧可设计成燃料电池
(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。
如电解水
研究价值
化学反应自发性的判断
PART 03
Q3:从化学反应能量变化角度考虑，你认为什么样的反应能自发进行？
①Na(s)+H2O(l)=NaOH(aq)+1/2H2(g)
②NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
③C(s)+O2 (g)=CO2(g)
④CH4(g)+2O2 (g)=CO2(g)+2H2O(l)
H= -184kJ/mol
H= -57.3kJ/mol
H= -393.5kJ/mol
H= -890.3kJ/mol
大多数自发反应为放热反应。
Q4:吸热反应一定不自发吗？请举出反例。
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s) =2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) ΔH > 0
NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l) H =＋31.4kJ/mol
这些反应都是吸热反应，但在常温下能自发进行
结论：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。因此，不能直接用放热(ΔH＜0)或吸热(ΔH＞0)来判断化学反应能否自发进行。
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s) =2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)
NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l)
推测这些吸热反应能自发进行的可能原因是什么？
混乱度大（无序）
自发的
混乱度小（有序）
如何定义体系的混乱程度？
熵是度量体系混乱程度的物理量，符号：S，单位：J/K
混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大
ΔS=S产物总熵－S反应物总熵
H2O(s) = H2O (l)
△S>0
1. 同一物质：S(g)>S(l)>S(s)
2. 化学反应中，气态物质越多，体系的混乱度越大。
熵值大小的比较
判断一个反应的熵变
a 若反应有气体参与，看气体计量系数的变化，
气体计量系数增加， ΔS ＞ 0；
气体计量系数减小， ΔS ＜ 0；
气体计量系数不变的反应(Δn气=0)，ΔS 较小
b 对于没有气体参加的反应,
一般反应化学计量数增大， ΔS >0
结合下表中化学反应和数据，归纳化学反应的ΔS情况
根据已有的知识和经验，判断下列过程的熵变大于零还是小于零
(1)H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
(2)2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)
(3)NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)
(4)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
随堂练习
Q5：熵减的反应一定不能自发进行吗？请举例说明。
浓盐酸与浓氨水的反应
结论：熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。
用焓变与熵变综合判断反应方向
在等温、等压条件的封闭体系中，
ΔG=ΔH-TΔS
T为热力学温度，单位为K，为正值
ΔG=ΔH-TΔS
一定能自发进行
=0
达到平衡状态
＞0
一定不能自发进行
1876年，吉布斯提出自由能变化ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小（ΔG＜0）的方向进行，直至达到平衡。
＜0
自由能变化符号为ΔG，单位为kJ/mol。
Q6：请以焓变、熵变分别为横、纵坐标，在坐标系的四个象限中分别判断反应自发性的情况。
二、化学反应进行方向的判据
规律总结
工业上冶炼金属铝的方法是什么？根据以下数据判断，为什么不能用焦炭还原氧化铝炼制金属铝？
298K时，2Al2O3(s)+3C(s)=4Al(s)+3CO2(g) H = +2171 kJ/mol
S = +635.5 J/(mol K)
当T > 3416K时，该反应才能自发进行，而这么高的温度在工业生产中是很难满足的。
即学即用
工业冶炼金属钛
①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
ΔH= +161.9KJ/mol ΔS＝-38.4 J·mol－1·K－1
②Mg+ TiCl4=Ti+ MgCl2
工业上“改造”反应
2C(s,石墨)+ O2(g) = 2CO(g) ΔH=-110.5kJ/mol
ΔS＝+89.7 J·mol－1·K－1
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g)
ΔH=-59.2kJ/mol ΔS＝+141.0 J·mol－1·K－1
同样是放热反应，
有的在常温下不需要任何条件就能自发，如：酸碱中和反应；
有的需要引发条件，如：碳的燃烧；
还有些放热反应需要持续加热才能进行，例如：H2(g) + CuO(s) = Cu(s) + H2O(1) H=-128.5KJ/mol。
请从活化能的角度思考这是为什么？
Ea很小，常温即能自发。
Ea稍大，但Ea＜△H，给予外界条件一经引发后即能自发。
Ea较大，且Ea＞△H，需持续给予外界条件才能自发。
反应物
Ea
△H
生成物
反应进程
能量
反应物
Ea
△H
生成物
反应进程
能量
反应物
Ea
△H
生成物
反应进程
能量
0
小结：自然之法如此神奇，正是很多燃烧反应会遇到“活化能”的壁垒。才使得富含有机物的生命体在富含氧气的大气中没有“自燃”。
谢谢观看！