人教版高中选修4化学第二章第四节《化学反应进行的方向》课件（共39张ppt）

(共39张PPT)
第二章第四节
化学反应进行的方向
低能状态
体积膨胀
混乱程度
不断增大
高能状态
由热到冷
低能状态
高能状态
由热到冷
高
山
流
水
自
由
落
体
19世纪，法国化学家马塞兰.贝特罗对化学过程进行的方向与热量的关系进行了研究
活动元一
探究焓变与自发反应的关系
一、阅读拓展资料（一）和教材P34，
思考以下问题，并将答案填写在导学案上。
1.思考：(1)怎样的反应称为自发反应？
(2)需要加热或点燃的反应是否一定不自发？
2.填空：在化学反应中，
反应（即ΔH
0）常常容易发生,
放热反应过程中体系能量
，因此具有自发进行的倾向，
此为
判据。
在一定温度、压强下，不借助(光、电能等）外部力量既能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。
不一定，因为加热不属于外部力量，它只是使体系达到一定温度。
放热
<
降低
焓
活动元一
探究焓变与自发反应的关系
二、判断下列反应的ΔH以及是否能自发进行，并填写表1。
反应
能否自发
△H
能
能
能
>
0
<
0
<
0
实验指导：将20g
Ba(OH)2.8H2O（约8药匙）和10gNH4Cl（约4药匙）一起放入烧杯，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片上，用玻璃棒快速搅拌，用手触摸杯壁下部。
HCl
+
NaOH
=
NaCl
+H2O
Zn+2HCl
=
ZnCl2+H2↑
2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+2NH3↑+10H2O
反应
能否自发
△H
活动元一
探究焓变与自发反应的关系
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
能
>
0
三、得出结论：只根据焓变来判断反应进行的方向是___________的。
不全面
二、判断下列反应的ΔH以及是否能自发进行，并填写表1。
能
能
能
>
0
<
0
<
0
HCl
+
NaOH
=NaCl
+H2O
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+2NH3↑+10H2O
体积膨胀
混乱程度
不断增大
火柴的散落
气体的扩散
十九世纪中叶，德国物理学家克劳修斯提出了“熵”的概念和“熵增定律”
3.在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵值
，
即ΔS
0，这个原理叫做
原理，此为
判据。
2.同一物质，
态时的熵值最大，
态时次之，
态时最小；物质的量（特别是气体的物质的量）越多，体系的熵值
。
1.什么叫熵？
一、阅读拓展资料（二）和教材P35，
思考以下问题，并把答案写在学案上
活动元二
探究熵变与自发反应的关系
3.在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵值
，
即ΔS
0，这个原理叫做
原理，此为
判据。
2.同一物质，
态时的熵值最大，
态时次之，
态时最小；物质的量（特别是气体的物质的量）越多，体系的熵值
。
1.什么叫熵？
一、阅读拓展资料（二）和教材P35，
思考以下问题，并把答案写在学案上
熵是用来描述体系混乱程度的物理量
气
液
固
越大
活动元二
探究熵变与自发反应的关系
1.什么叫熵？
2.同一物质，
态时的熵值最大，
态时次之，
态时最小；物质的量（特别是气体的物质的量）越多，体系的熵值
。
一、阅读拓展资料（二）和教材P35，
思考以下问题，并把答案写在学案上
熵是用来描述体系混乱程度的物理量
气
液
固
越大
活动元二
探究熵变与自发反应的关系
3.在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵值
，
即ΔS
0，这个原理叫做
原理，此为
判据。
2.同一物质，
态时的熵值最大，
态时次之，
态时最小；物质的量（特别是气体的物质的量）越多，体系的熵值
。
1.什么叫熵？
一、阅读拓展资料（二）和教材P35，
思考以下问题，并把答案写在学案上
熵是用来描述体系混乱程度的物理量
气
液
固
越大
活动元二
探究熵变与自发反应的关系
增加
>
熵增
熵
军训时的寝室
军训后一个月的寝室
精心管理的小区
无人管理的小区
有序
无序
?
自发过程
拼好前的拼图
拼好后的拼图
湖边散乱的鹅卵石
有序堆砌的鹅卵石
无序
有序
?
不自发过程
反应
能否自发
△S
活动元二
探究熵变与自发反应的关系
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
能
<
0
二、判断活动元一中四个反应的ΔS，小组讨论，填写表2。
能
能
能
>
0
>
0
>
0
HCl
+
NaOH
=NaCl
+H2O
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
2NH4Cl+Ba(OH)2.8H2O=BaCl2+2NH3↑+10H2O
思考：还有哪些类似反应①这样熵减的自发反应？
Ag++Cl-=AgCl
↓
CO2+CaO=CaCO3
三.得出结论：只根据熵变来判断反应进行的方向__________的。
也是不全面
焓判据与熵判据的综合应用
反应
能否自发
△H
△S
HCl
+
NaOH
=
NaCl
+H2O
√
（<0）√
（<0）×
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
√
（<0）
√
（>0）√
2NH4Cl+Ba(OH)2=BaCl2+2NH3↑+2H2O
√
（>0）×
（>0）√
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
√
（>0）×
（>0）
√
焓判据与熵判据的综合应用
反应
能否自发
△H
△S
HCl
+
NaOH
=
NaCl
+H2O
√
（<0）√
（<0）×
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
√
（<0）
√
（>0）√
2NH4Cl+Ba(OH)2=BaCl2+2NH3↑+2H2O
√
（>0）×
（>0）√
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
√
（>0）×
（>0）
√
思考：像其他三个这样熵判据和焓判据判断结果矛盾的反应，我们怎样判断它们是否能自发进行呢？
1878年，美国物理化学家、数学物理学家吉布斯经过潜心研究，在其论文中提出吉布斯自由能这一概念。
二、阅读拓展资料（三）和教材P36“科学视野”，
思考以下问题，并将答案填写在导学案上。
1.吉布斯自由能变ΔG=
。
当ΔG<0
时，反应
进行；
当ΔG=0时，反应
进行；
当ΔG>0
逆反应自发进行，即正反应
进行。
2.判断下列四个象限中的反应能否自发进行及所需满足的条件（高温或低温）
△H>0
△S>0
△S<0
△H<0
△H-T△S
不能
不自发
自发
高温时自发
低温时自发
一定自发进行
一定不自发
活动元三
吉布斯自由能及其应用
请判断下列反应能否自发进行,若能,请给出反应条件.
(1)C(s)+H2O(g)
?CO(g)+H2(g)
△H＝+131.3kJ?mol﹣1
△S＝+133.7J?mol﹣1?K﹣1
(2)N2O4(g)
?2NO2(g)
△H＝+57.4kJ?mol﹣1△S＝+176J?mol﹣1?K﹣1
(3)TiO2(s)+2Cl2(g)＝TiCl4(l)+O2(g)
△H＝+161.9kJ?mol﹣1△S＝﹣38.4J?mol﹣1?K﹣1
能，高温
能，高温
不能
课堂练习
下列说法正确的是（　　）
A．自发反应一定能快速进行，不自发的反应一定不能发生
B．体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向
C．电解水能进行，所以这是一个自发进行的反应
D．碳的燃烧需要加热，故该反应不是一个自发进行的反应。
（2）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。
注意：（1）过程的自发性只能判断过程的方向，
不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率；
B
课堂练习
三、吉布斯自由能的应用
活动元三
吉布斯自由能及其应用
1791年，人们就在金红石的矿物
（主要成分为TiO2，含量约为95%）
中发现了钛金属，
而第一次制得纯净
的金属钛却是在1910年，
原因是科
学家设计了如下的反应制备金属钛：
TiO2(s)
+
2Cl2(g)
=
TiCl4(l)
+
O2(g)
①
TiCl4(l)
+
2Mg(s)
=
Ti(s)
+
2MgCl2(s)
②
金红石
钛单质
三、吉布斯自由能的应用
活动元三
吉布斯自由能及其应用
TiO2(s)
+
2Cl2(g)
=
TiCl4(l)
+
O2(g)
①
△H＝+161.9kJ?mol﹣1
△S＝﹣38.4J?mol﹣1?K﹣1
科学家们向反应体系中加入石墨，并采用1100K的高温
TiO2(s)
+
2Cl2(g)
+2C(s)
=
TiCl4(g)
+
2CO(g)
△H＝
-
59.1kJ?mol﹣1
△S＝+141.0J?mol﹣1?K﹣1
△S＝+141.0J?mol﹣1?K﹣1
△H＝+161.9kJ?mol﹣1
△S＝﹣38.4J?mol﹣1?K﹣1
三、吉布斯自由能的应用
活动元三
吉布斯自由能及其应用
科学家们向反应体系中加入石墨，并采用1100K的高温
TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（g）+2CO（g）
△H＝-59.1kJ?mol﹣1
TiO2(s)
+
2Cl2(g)
=
TiCl4(l)
+
O2(g)
①
三、吉布斯自由能的应用
活动元三
吉布斯自由能及其应用
试用所学知识解答下列问题：
1.钾的制备为什么可以通过
Na(l)
+
KCl(l)
=
NaCl(l)
+
K(g)
?
2.人们设计处理汽车尾气的方程式为：
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)
（已知：△H＝-113.0kJ?mol﹣1△S＝﹣143.5?mol﹣1?K﹣1）
该反应在常温下能否进行？
课堂小结
第四章第二节
化学反应进行的方向
一、焓判据
二、熵判据
三、复合判据
注意：
（1）过程的自发性只能判断过程的方向，不能确定过程是否一定会
发生和过程发生的速率；
（2）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。
谢谢!