人教版化学选择性课件第二章第三节化学反应的方向

第三节化学反应的方向第二章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.结合学过的化学反应实例,了解自发反应和非自发反应的含义。2.通过“有序”和“无序”的对比,了解熵和熵变的意义。3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变和熵变解释化学反应的方向,培养证据推理与模型认知能力。课前篇素养初探[知识铺垫]回顾常见的能自发进行的化学反应1.白磷在空气中放置时易发生自燃。钢铁在潮湿的空气中易被腐蚀,表面生成一层铁锈。2.金属Zn投入稀硫酸中,可剧烈反应,Zn逐渐溶解,且放出氢气。3.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体研磨混合后不断搅拌,固体可逐渐变为糊状,同时闻到一股刺激性气味,这是在室温下二者间发生反应:Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl

===BaCl2+2NH3↑+10H2O。[必备知识]1.自发过程自然界有一些过程是自发进行的,而且是有方向性的。如水由高处流向低处。2.自发反应有些化学反应也是自发进行的,而且有方向性。3.化学反应的自发性与反应焓变的关系(1)放热反应:绝大多数都能自发进行,且反应放出的热量越多,体系能量降低得也越多,反应越完全。(2)吸热反应:有些也能自发进行。(3)结论:反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。4.化学反应的自发性与熵变的关系(1)熵熵是衡量一个体系混乱度的物理量,即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大,体系越无序,体系的熵就越大。熵的符号为S。(2)物质熵大小的判断物质的存在状态:对于同一物质,等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关,气态时熵值最大,固态时熵值最小,而液态时介于二者之间,物质的状态与熵大小的关系:S(g)>S(l)>S(s)。(3)熵变与反应方向①含义:大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向,导致体系的熵增大。②规律:大多数熵增加的反应都能自发进行。③局限性:少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行,如NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)。④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。【微思考】什么样的体系,自发过程才向着熵增加的方向进行?提示

孤立体系或绝热体系。5.自由能与化学反应的方向(1)体系的自由能变化(符号ΔG,单位kJ·mol-1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,可用于判断化学反应自发进行的方向,表达式为ΔG=ΔH-TΔS。在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔG<0的方向进行。(2)ΔG不仅与焓变和熵变有关,还与温度有关。①ΔH<0,ΔS>0,则反应一定能自发进行;②ΔH>0,ΔS<0,则反应一定不能自发进行;③ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应可能自发进行,也可能不自发进行,与反应的温度有关。[自我检测]1.正误判断(1)自发反应一定很容易发生。(

)(2)O2转化变为O3时,熵减小。(

)(3)同种物质气态时熵值最大。(

)(4)合成氨反应N2+3H22NH3

ΔH<0,高温有利于其自发进行。(

)(5)能自发进行的反应不一定真的能发生。(

)(6)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程。(

)×√√×√√2.碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气,下列有关说法正确的是(

)A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大B.碳铵分解是因为外界给予了能量C.碳铵分解是吸热反应,根据焓判据,不能自发分解D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解答案

A解析

放热反应常常是容易进行的过程,吸热反应有些也是自发反应;自发反应的熵不一定增大,也可能减小。过程的自发性只能用于判断过程的方向,是否能实现还要看具体的条件。A项正确。课堂篇素养提升任务一利用ΔG=ΔH-TΔS判断反应进行方向的方法[问题探究]1.怎样用自由能变化ΔG判断化学反应自发进行的方向?答案

体系自由能变化ΔG=ΔH-TΔS,其中ΔH为焓变,ΔS为熵变,T为热力学温度。在一定的温度和压强下,将ΔH、ΔS、T的数值代入上述公式,若ΔG<0,则该条件下的反应能自发进行,若ΔG>0,则该条件下的反应不能自发进行。2.能够自发进行的反应在常温下就一定能够发生吗?答案

不一定;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。[深化拓展]化学反应方向的复合判据在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔG=ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。图解如下:[素能应用]典例对于化学反应能否自发进行,下列说法中错误的是(

)A.若ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行B.若ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行C.若ΔH>0,ΔS>0,低温时可自发进行D.若ΔH<0,ΔS<0,低温时可自发进行答案

C解析

选项内容分析结论AΔH<0,ΔS>0⇒ΔH-TΔS<0,任何温度下都能自发进行正确BΔH>0,ΔS<0⇒ΔH-TΔS>0,任何温度下都不能自发进行正确CΔH>0,ΔS>0,高温时能满足ΔH-TΔS<0错误DΔH<0,ΔS<0,低温时能满足ΔH-TΔS<0正确变式训练某反应2AB(g) C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的ΔH、ΔS应为(

)H<0、ΔS>0

H<0、ΔS<0H>0、ΔS>0 H>0、ΔS<0答案

C解析

A项,ΔH<0、ΔS>0时,ΔH-TΔS在任何温度下小于0;B项,ΔH<0,ΔS<0时,ΔH-TΔS在低温下可能小于0;C项,ΔH>0、ΔS>0时,ΔH-TΔS在高温下可能小于0;D项,ΔH>0、ΔS<0时,ΔH-TΔS在任何温度下大于0。

素养脉络

随堂检测1.研究过程自发性的目的是(

)A.判断过程的方向B.确定过程是否一定发生C.判断过程发生的速率D.判断过程的热效应答案

A解析

研究过程的自发性用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生、过程发生的速率、过程的热效应等。2.下列反应中,在一定温度下,属于自发进行的吸热反应的是(

)与HCl反应与O2点燃C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应3与H2O反应答案

C解析

题中4个反应在一定温度下都可自发进行,但只有C项是吸热反应。3.(双选)下列反应中,熵增加的是(

)A.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)3(s)+2HCl(aq)===CaCl2(aq)+CO2(g)+H2O(l)C.C(s)+O2(g)===CO2(g)D.2Hg(l)+O2(g)===2HgO(s)答案

AB解析

对于同种物质,S(g)>S(l)>S(s)。一般来说,有气体生成且气体分子数增加的反应是熵增加的反应。A中气体分子数增多,故熵增加。B中有气体生成,故熵增加。D中气体分子数减少,C中气体分子数不变。4.反应CH3OH(l)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发向右进行,若反应的|ΔH|=17kJ·mol-1,该温度下|ΔH-TΔS|=17kJ·mol-1,则