2.1 化学反应的方向 课件(25张ppt）

第1节 化学反应的方向
学习目标学习目标
1、了解反应焓变与反应方向有关，但不是唯一的影响因素。
2、知道化学反应存在熵变，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、了解焓变与熵变对反应方向的共同影响，并能通过关系式△ H-T △ S由给定的数据定量判断反应的方向。
4、通过关系式能够根据反应焓变的吸热或放热、反应熵变的熵增或熵减来定性分析反应焓变和反应熵变对反应方向的影响。
我们生活中越来越多的汽车带来的大气污染，有人设想让CO与NO反应产生两种无毒的气体，其中一种是空气的主要成分之一，写出此反应的化学方程式
2CO+2NO=2CO2+N2
自然界中有许多自然而然发生的现象，那么是否所有的化学反应都能够自发进行呢？
1、自发过程
在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。
【探究】
探究以下自发过程中有哪些共同的变化趋势
（1）自然界中水总是从高处往低处流；
（2）电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；
（3）水蒸气冷凝成水
共同点：高能向低能转化
一、焓变与反应方向
观察下列几个自发反应，找出它们的共同之处 （1）钠与水反应 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)
△H=－368 kJ·mol-1
(2)铁生锈：3Fe (s)+3/2O2 (g)=Fe2O3 (s)
　 △H=－824 kJ·mol-1
(3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l )
△H=－571.6kJ·mol-1
共同点： △H＜0 焓减小 放热反应　
焓减小有利于反应自发进行
结论:反应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
（4）NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)＝ CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)
△H=+37.3 kJ·mol-1
（5）碳酸钙分解
CaCO3 (S) = CaO（s）+ CO2（g）
△H（298K）=+178.2kJ·mol-1l
△H（1200K）=+176.5kJ·mol-1
二 、熵与反应方向
2、影响因素：
（1）等量的同种物质：S(g) > S(l) > S(s)
（2）对于相对分子质量相等或者结构相近的物质：结构越复杂混乱度越大
（3）相同状态的同种物质：物质的量越多体系的混乱度越大
1、熵（S）:描述一个大量粒子组成的体系的无序程度的物理量
单位：J?mol-1?K-1
69.9J·mol-1K-1
47.9J·mol-1K-1
188.7J·mol-1K-1
三种状态下水的熵
冰 水 水蒸气
3、反应熵变
（1）符号：△S
( 2 )表达式:△S = S总和(生成物) – S总和(反应物)
4、熵增加的过程或者反应
阅读课本P47 1min 思考一下熵增加的过程或者反应有哪些？
固体的溶解
水的气化
墨水的扩散
气体的扩散
气体物质的量增加的反应
C(石墨，s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △S=+133.8J·mol-1
火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？
熵增加(即△S > 0 )有利于反应自发进行。
从混乱度角度分析它们为什么可以自发？
【思考与交流】
【归纳与总结】
自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体
系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是反应
方向判断的熵判据
5、熵变与反应方向
自发反应一定是熵增加的反应吗？
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)
△S=－39.4J?mol-1?K-1
【思考与交流】
熵变是反应能否自发进行一个因素, 但也不是唯一因素。
化学反应的最终判据到底是什么呢？
三、焓变与熵变对反应方向的共同影响
1.判据：△H-T△S
△H-T△S < 0 反应正向自发
△H-T△S = 0 达平衡状态
△H-T△S > 0 反应正向不能自发
总结
类型
△H
△S
△H-T△S
反应的自发性
1
-
+
2
+
-
3
-
-
4
+
+
一定为负
任何温度都自发
一定为正
任何温度都非自发
高温为正
低温为负
低温自发
高温非自发
高温为负
低温为正
高温自发
低温非自发
2、使用判据应注意的问题：
（1）判断反应的自发性要结合△H和△S，
利用△H-T△S
（2）条件是一定温度、压强下
（3）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的趋势，但这个反应到底能不能发生，还要涉及反应限度和反应速率问题。
2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2 (g)
△H=－746.8kJ·mol-1
△S=－197.5J·mol-1·K-1
在298K时 △H-T△S=－687.9kJ·mol-1
影响因素：
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
小结
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
判据：△H-T△S
△H-T△S < 0 反应正向自发
△H-T△S = 0 达平衡状态
△H-T△S > 0 反应正向不能自发
规律方法总结
自发反应中的焓变和熵变的关系
1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应一定能自发进行
2、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应一定不能自发进行
3、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位
4、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可能对反应的方向起决定性作用
5、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想
气体的混合等。
【课堂测试】
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。
2 碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是∶（ ）
A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；
B、其分解是因为外界给予了能量；
C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；
D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
D
A
3、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。
4、自发进行的反应一定是∶（ ）
A、吸热反应； B、放热反应；
C、熵增加反应； D、熵增加或者放热反应。
C
D
5、250C和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）； △H=＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是∶（ ）
A、是吸热反应；
B、是放热反应；
C、是熵减少的反应；
D、熵增大效应大于能量效应。
D
6、下列说法不正确的是（ ）
A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。
B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。
C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热
D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关
C