苏教化学选修 化学反应原理专题2 第二单元 化学反应的方向和限度（共39张PPT）
文档属性
| 名称 | 苏教化学选修 化学反应原理专题2 第二单元 化学反应的方向和限度（共39张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-07-13 21:38:56 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
化学反应的方向和限度
化学反应进行的快慢
化学反应的限度
化学反应进行的方向
——化学反应速率
——化学平衡
——
？
1、根据定义能够判断日常生活中的自发和非自发过程。
2、能够通过实例说明化学反应自发的内在推动力是焓变和熵变。
3、
给出化学反应ΔH
、ΔS
,能够判断化学反应是否能够自发进行。
一、自发过程与非自发过程
自然界中水总是从高处往低处流；
电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；
室温下冰块自动融化；
墨水扩散；
食盐溶解于水；
火柴棒散落等。
这些生活中的现象大家应该并不陌生，它们都有着明显的自发性——我们来想一想，其中是否蕴藏了一定的科学原理呢？
能量由高到低
人从出生到逐渐长大
自发反应：在一定条件下,
不需外界帮助就能自动进行的反应，称为自发反应。
自发过程：在一定条件下,不借助外部力量就能自动进行的过程。
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？
C3H8(g)
+
5O2(g)
=
3CO2(g)
+
4H2O(l)
△H
=
-2217.5
kJ·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
共同特点：
△H
<
O
即放热反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H
<
O
有利于反应自发进行
二、化学反应自发性的三大判据
1、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
思考：
（1）是不是所有自发进行的化学反应都是放热的？
（2）是不是吸热的反应就一定不能自发呢？
思
与
题
问
考
结论：△H
<
O有利于反应自发进行，
但自发反应不一定要△H
<
O
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2
(g)
(NH4)
2CO3(s)
=
NH4HCO3(s)+NH3(g)
焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
△H
﹥
O
有序
混乱
1）熵的定义：
熵是衡量体系
的物理量；符号
，
构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度
，熵值
；
2）熵变：化学反应中存在着熵变，符号
；体系的混乱度增大ΔS
0
，体系的混乱度减小ΔS
0
3）体系有自发地向混乱度
的方向转化的趋势。
引入新概念
混乱度
S
越大
ΔS
>
<
增大
2、熵判据
越大
69.9J
mol-1K-1
47.9J
mol-1K-1
188.7J
mol-1K-1
冰
水
水蒸气
1）同一物质的熵
值大小:
S(气)
S(液)
S(固)
＞
＞
增加（⊿S＞0）
增加（⊿S＞0）
同一物质在不同状态时的熵值
同一物质在不同状态时的熵值
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?NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq)
③???
N2(g)+3H2（g）=
2NH3(g)
④?CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
大于零
小于零
大于零
大于零
人从出生到逐渐长大
一个无序的世界是不可能产生生命的，有生命的世界必然是有序的。生命现象也与熵有着密切关系,
生命体和一切无机物的一个根本区别是它具有高度有序性。根据这一特点用“熵”来描述生命是较为恰当的。
引入广义熵的概念来度量生命活动过程的质量,
称为生物熵。
生命的成长过程是生命系统的熵变由负逐渐变化趋于0的过程，可以说随着生命的成长，生物熵是由快速减少到逐渐减少的过程，
衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度增大，原因应该是生命自组织能力的下降造成负熵流的下降，生命系统的生物熵增加，直至极值而死亡，这是一个不可抗拒的自然规律。
对正常生命过程中的熵变分析
0岁左右~10岁左右，这是生命成长发育的过程，负熵大于熵增，这个时期由于生命组织的快速增加，伴随生命活动的呼吸、新陈代谢等生理活动引发的熵增也必然增加。但总体来说，生物熵在快速下降中，熵变为负且有一定数值，生命在快速成长中。
10岁左右~20岁左右，这是生命基本长成的过程，负熵大于熵增，负熵与熵增从有一定差值到20岁左右接近相等，熵变为负，且逐渐接近零。到20岁左右，生命基本长成，这时负熵约等于熵增，熵变约等于零，生物熵进入低熵状态，生命开始进入巩固时期。这个时期由于生命组织的较快的正常发育，组织细胞继续大量增长，代表熵减的有序组较快的增加。由于生命组织的增加，伴随生命活动而引发的熵增也继续增加。生物熵已经降下来了，熵变为负，从一定数值下降到约等于零，生命在继续成长中。
20岁左右~35岁左右，这是生命的巩固时期。负熵从约等于熵增到与熵增相等，熵变为微负，熵变从约等于零到等于零，生命处在一个熵比较低的平衡状态中。这个时期负熵和熵增都处于比较大的平衡状态，生命的各项指标也都在最佳状态，生命处于旺盛阶段，负熵流和熵增流都比较大。
35岁左右~50岁左右，这是生命的衰老的预备时期。负熵从与熵增相等到约等于和小于熵增，熵变为微正，从等于零到约等于零，生命仍处在一个熵比较低的平衡状态中。生命处于旺盛阶段，负熵流和熵增流都比较大，生命体征同前一阶段比较略有下降。
50岁左右以后，生命开始进入衰老时期。负熵略小于熵增，熵变为正，生命过程中的负熵和熵增都在减少中，但熵已经开始缓慢增加了。这个时期由于人体各项功能的下降，组织再造能力下降，人体组织中自由基等垃圾成分增加，组织的有序度开始下降，负熵流下降，熵增流也下降，但熵变是增加的。
环境、疾病、死亡与生物熵
天气变化与生物熵：正常情况下，由于生命已经适应了正常的气候变化，所以正常的天气变化对生命过程的负熵没有影响，只有发生突变时，人体的正常生理调节功能无法适应变化造成负熵下降，生物熵上升，人容易生病或感到不适。
环境污染与负熵：环境污染必定造成生命组织的损害，结果使人体正常生理功能失常，负熵流下降，生物熵上升，人容易生病或感到不适。
一般疾病与生物熵：当生物体患病的时候,输入生物体内的各种无序的物质在细胞和机体中堆积起来,细胞和肌体的新陈代谢能力减弱,不能将它们分解消除掉.
随着时间的推移，负熵流下降,
生物熵上升，若得不到很好的改善,无序物的堆积就会越积越多,
生物熵增大，生命就越来越弱。
生命死亡与生物熵：理论上生物熵大到极值，生命过程就结束了。事实上绝大多数死亡人群都不是衰老至死的，而是在生物熵值较大时，由于疾病等意外原因使生物熵迅速增加到极值而死亡的。可以说生物熵值较大时，生命即进入一个危险时期，这也就是新生生命容易死亡的原因。
思考交流：
根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向
焓变
熵变
能否自发
①NH3(g)+
HCl(g)=
NH4Cl(s)
②NH4Cl(s)
===
NH3(g)+
HCl(g)
③NH4Cl(s)
===
NH3(g)+
HCl(g)
加热
反应能否自发还与温度有关
<0
<0
能
>0
>0
不能
>0
>0
能
熵变也只是反应能否自发进行的一个因素,但也不是唯一的因素。只根据熵变来判断反应方向也是不全面的。
要正确判断一个化学反应能否自发进行,
必须综合考虑反应的焓变△H、熵变
△S和温度
△G=△H-T△S
3.综合判据（自由能△G）
自由能变化△G，就综合考虑了焓变和熵变对体系的影响
当△G<0时，反应为自发反应
当△G>0时，反应为非自发反应
△H
△S
2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)
△H
=
-78.03
kJ·mol-1
△S
=
+494.4
J·mol-1·K-1
CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g)
△H
=
+110.5
kJ·mol-1
△S
=
-89.36
J·mol-1·K-1
判断下列反应能否自发进行
一定自发
一定不自发
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)
△H
=
-444.3kJ·mol-1
△S
=
-280.1
J·mol-1·K-1
△H
(298K)=
+178.2
kJ·mol-1
△S
(298K)=
+169.6
J·mol-1·K-1
CaCO3(s)
=
CaO(s)+CO2(g)
低温自发
高温自发
影响因素：
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
温度
【课堂达标测试】
1、下列过程是非自发的是∶（
）
A、水由高处向低处流；
B、天然气的燃烧；
C、铁在潮湿空气中生锈；
D、室温下水结成冰
。
D
2、下列说法正确的是∶（
）
A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都
是非自发的；
B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是
熵减少或不变；
C、自发反应在恰当条件下才能实现；
D、自发反应在任何条件下都能实现。
C
D
3、下列反应中，熵减小的是（
）
A.
(NH4
)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)
B.
2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)
C.
MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)
D.
2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)
4、某化学反应其△H=
-122
kJ·mol-1，?S=+
231
J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行
(
)
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
A
谢谢指导！
化学反应的方向和限度
化学反应进行的快慢
化学反应的限度
化学反应进行的方向
——化学反应速率
——化学平衡
——
？
1、根据定义能够判断日常生活中的自发和非自发过程。
2、能够通过实例说明化学反应自发的内在推动力是焓变和熵变。
3、
给出化学反应ΔH
、ΔS
,能够判断化学反应是否能够自发进行。
一、自发过程与非自发过程
自然界中水总是从高处往低处流；
电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；
室温下冰块自动融化；
墨水扩散；
食盐溶解于水；
火柴棒散落等。
这些生活中的现象大家应该并不陌生，它们都有着明显的自发性——我们来想一想，其中是否蕴藏了一定的科学原理呢？
能量由高到低
人从出生到逐渐长大
自发反应：在一定条件下,
不需外界帮助就能自动进行的反应，称为自发反应。
自发过程：在一定条件下,不借助外部力量就能自动进行的过程。
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？
C3H8(g)
+
5O2(g)
=
3CO2(g)
+
4H2O(l)
△H
=
-2217.5
kJ·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
共同特点：
△H
<
O
即放热反应
放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H
<
O
有利于反应自发进行
二、化学反应自发性的三大判据
1、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
思考：
（1）是不是所有自发进行的化学反应都是放热的？
（2）是不是吸热的反应就一定不能自发呢？
思
与
题
问
考
结论：△H
<
O有利于反应自发进行，
但自发反应不一定要△H
<
O
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2
(g)
(NH4)
2CO3(s)
=
NH4HCO3(s)+NH3(g)
焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
△H
﹥
O
有序
混乱
1）熵的定义：
熵是衡量体系
的物理量；符号
，
构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度
，熵值
；
2）熵变：化学反应中存在着熵变，符号
；体系的混乱度增大ΔS
0
，体系的混乱度减小ΔS
0
3）体系有自发地向混乱度
的方向转化的趋势。
引入新概念
混乱度
S
越大
ΔS
>
<
增大
2、熵判据
越大
69.9J
mol-1K-1
47.9J
mol-1K-1
188.7J
mol-1K-1
冰
水
水蒸气
1）同一物质的熵
值大小:
S(气)
S(液)
S(固)
＞
＞
增加（⊿S＞0）
增加（⊿S＞0）
同一物质在不同状态时的熵值
同一物质在不同状态时的熵值
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?NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq)
③???
N2(g)+3H2（g）=
2NH3(g)
④?CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
大于零
小于零
大于零
大于零
人从出生到逐渐长大
一个无序的世界是不可能产生生命的，有生命的世界必然是有序的。生命现象也与熵有着密切关系,
生命体和一切无机物的一个根本区别是它具有高度有序性。根据这一特点用“熵”来描述生命是较为恰当的。
引入广义熵的概念来度量生命活动过程的质量,
称为生物熵。
生命的成长过程是生命系统的熵变由负逐渐变化趋于0的过程，可以说随着生命的成长，生物熵是由快速减少到逐渐减少的过程，
衰老是生命系统的熵的一种长期的缓慢的增加，也就是说随着生命的衰老，生命系统的混乱度增大，原因应该是生命自组织能力的下降造成负熵流的下降，生命系统的生物熵增加，直至极值而死亡，这是一个不可抗拒的自然规律。
对正常生命过程中的熵变分析
0岁左右~10岁左右，这是生命成长发育的过程，负熵大于熵增，这个时期由于生命组织的快速增加，伴随生命活动的呼吸、新陈代谢等生理活动引发的熵增也必然增加。但总体来说，生物熵在快速下降中，熵变为负且有一定数值，生命在快速成长中。
10岁左右~20岁左右，这是生命基本长成的过程，负熵大于熵增，负熵与熵增从有一定差值到20岁左右接近相等，熵变为负，且逐渐接近零。到20岁左右，生命基本长成，这时负熵约等于熵增，熵变约等于零，生物熵进入低熵状态，生命开始进入巩固时期。这个时期由于生命组织的较快的正常发育，组织细胞继续大量增长，代表熵减的有序组较快的增加。由于生命组织的增加，伴随生命活动而引发的熵增也继续增加。生物熵已经降下来了，熵变为负，从一定数值下降到约等于零，生命在继续成长中。
20岁左右~35岁左右，这是生命的巩固时期。负熵从约等于熵增到与熵增相等，熵变为微负，熵变从约等于零到等于零，生命处在一个熵比较低的平衡状态中。这个时期负熵和熵增都处于比较大的平衡状态，生命的各项指标也都在最佳状态，生命处于旺盛阶段，负熵流和熵增流都比较大。
35岁左右~50岁左右，这是生命的衰老的预备时期。负熵从与熵增相等到约等于和小于熵增，熵变为微正，从等于零到约等于零，生命仍处在一个熵比较低的平衡状态中。生命处于旺盛阶段，负熵流和熵增流都比较大，生命体征同前一阶段比较略有下降。
50岁左右以后，生命开始进入衰老时期。负熵略小于熵增，熵变为正，生命过程中的负熵和熵增都在减少中，但熵已经开始缓慢增加了。这个时期由于人体各项功能的下降，组织再造能力下降，人体组织中自由基等垃圾成分增加，组织的有序度开始下降，负熵流下降，熵增流也下降，但熵变是增加的。
环境、疾病、死亡与生物熵
天气变化与生物熵：正常情况下，由于生命已经适应了正常的气候变化，所以正常的天气变化对生命过程的负熵没有影响，只有发生突变时，人体的正常生理调节功能无法适应变化造成负熵下降，生物熵上升，人容易生病或感到不适。
环境污染与负熵：环境污染必定造成生命组织的损害，结果使人体正常生理功能失常，负熵流下降，生物熵上升，人容易生病或感到不适。
一般疾病与生物熵：当生物体患病的时候,输入生物体内的各种无序的物质在细胞和机体中堆积起来,细胞和肌体的新陈代谢能力减弱,不能将它们分解消除掉.
随着时间的推移，负熵流下降,
生物熵上升，若得不到很好的改善,无序物的堆积就会越积越多,
生物熵增大，生命就越来越弱。
生命死亡与生物熵：理论上生物熵大到极值，生命过程就结束了。事实上绝大多数死亡人群都不是衰老至死的，而是在生物熵值较大时，由于疾病等意外原因使生物熵迅速增加到极值而死亡的。可以说生物熵值较大时，生命即进入一个危险时期，这也就是新生生命容易死亡的原因。
思考交流：
根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向
焓变
熵变
能否自发
①NH3(g)+
HCl(g)=
NH4Cl(s)
②NH4Cl(s)
===
NH3(g)+
HCl(g)
③NH4Cl(s)
===
NH3(g)+
HCl(g)
加热
反应能否自发还与温度有关
<0
<0
能
>0
>0
不能
>0
>0
能
熵变也只是反应能否自发进行的一个因素,但也不是唯一的因素。只根据熵变来判断反应方向也是不全面的。
要正确判断一个化学反应能否自发进行,
必须综合考虑反应的焓变△H、熵变
△S和温度
△G=△H-T△S
3.综合判据（自由能△G）
自由能变化△G，就综合考虑了焓变和熵变对体系的影响
当△G<0时，反应为自发反应
当△G>0时，反应为非自发反应
△H
△S
2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)
△H
=
-78.03
kJ·mol-1
△S
=
+494.4
J·mol-1·K-1
CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g)
△H
=
+110.5
kJ·mol-1
△S
=
-89.36
J·mol-1·K-1
判断下列反应能否自发进行
一定自发
一定不自发
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)
△H
=
-444.3kJ·mol-1
△S
=
-280.1
J·mol-1·K-1
△H
(298K)=
+178.2
kJ·mol-1
△S
(298K)=
+169.6
J·mol-1·K-1
CaCO3(s)
=
CaO(s)+CO2(g)
低温自发
高温自发
影响因素：
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
温度
【课堂达标测试】
1、下列过程是非自发的是∶（
）
A、水由高处向低处流；
B、天然气的燃烧；
C、铁在潮湿空气中生锈；
D、室温下水结成冰
。
D
2、下列说法正确的是∶（
）
A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都
是非自发的；
B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是
熵减少或不变；
C、自发反应在恰当条件下才能实现；
D、自发反应在任何条件下都能实现。
C
D
3、下列反应中，熵减小的是（
）
A.
(NH4
)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)
B.
2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)
C.
MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)
D.
2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)
4、某化学反应其△H=
-122
kJ·mol-1，?S=+
231
J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行
(
)
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
A
谢谢指导！