化学反应进行的方向 高二化学人教版（2019）选择性必修1

“选必一”第二章《第三节化学反应进行的方向》2【学习目标】(1)知道化学反应是有方向的;知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。(2)能结合具体事例说明反应自发进行的方向。【教学重点】化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。【教学难点】化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。例如高山流水、自由落体。【思考】下列现象的发生，你认为是自发过程的是(填字母)。水由高处往低处流B.气温升高冰雪融化C.室温下，水自动结成冰D.生锈的铁变光亮【思考】下列过程中属于自发过程的是(填序号)。①氢氧化钠溶解②水由高处往低处流③生锈铁变光亮④将地下水抽至地面⑤气温升高冰雪融化⑥墨水在水中扩散(2)能量角度的特点(ΔH)：体系趋向于从状态转变为状态(体系对外部做功或释放热量)。(3)非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程。2、自发反应(1)含义：在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应，称为自发反应。例如钢铁生锈。(2)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。【思考】已知：①2H2＋O22H2O；②2H2O2H2↑+O2↑。①是反应，②是反应。(1)自发反应不需要任何条件就能发生()【自发反应也需要一定条件反应，一旦反应后即可自发进行】(2)非自发反应一定不能发生()【思考】①烧碱与盐酸反应：ΔH0，常温下自发进行。②钠与水反应：ΔH0，常温下自发进行。③Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)ΔH=-216.8kJ·mol－1，常温下______自发进行。④八水合氢氧化钡与氯化铵反应：ΔH0，常温下自发进行。⑤碳酸钙分解：ΔH0，在常温下自发进行，在较高温度下自发进行。(3)结论：多数自发进行的化学反应是反应，但也有反应能自发进行。1、熵：表示体系的物理量，用符号表示，单位。在一个由大量微粒(分子、原子、离子)构成的体系中，微粒之间无规则排列的程度越大，即混乱程度越，体系的熵越。2、熵变：生成物与反应物的熵值之差，可用表示。若变化后体系混乱度增大，该过程的ΔS0；反之成立。3、影响因素：①同一条件下，不同的物质熵值。②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，S(g)S(l)S(s)。③一般地，体系中气体的物质的量越大，熵值越。④物质的量越大，分子数越多，熵值越。【例】固体溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程都是熵的过程。【例1】下列变化过程为熵增的是()A．2NH4NO3(s)=2N2(g)＋4H2O(g)＋O2(g)B．CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)C．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)D．3O2(g)=2O3(g)4、自发过程混乱度角度的特点(ΔS)：体系趋向于从状态转变为状态。5、熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵，即熵变(符号ΔS)0，这个原理叫做熵增原理。【思考】(1)反应CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS0，常温下自发进行。(2)NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH185.57kJ·mol－1该反应能自发进行，ΔS____0。(3)NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ΔH31.4kJ·mol－1的ΔS____0，常温下____自发进行。(4)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS____0，常温下____自发进行。3+HCl=NH4ClΔH176kJ·mol－1已知S(NH3)=192J·mol－1·K－1，S(HCl)=187J·mol－1·K－1，S(NH4Cl)=187J·mol－1·K－1，试计算ΔS该反应常温能够自发的原因是。1、焓判据（能量角度）：ΔH0，有利于反应自发进行。2、熵判据（混乱度角度）：ΔS0，有利于反应自发进行。3、体系的自由能判据：ΔG＝(单位为)，ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与有关。在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，必须综合焓判据和熵判据来判定。在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG0的方向进行，即自由能的方向进行，最终达到状态，可使ΔG＝0。4、反应方向与自由能的关系①当ΔG＜0时，反应自发进行；②当ΔG＝0时，反应处于状态；③当ΔG＞0时，反应自发进行。类型ΔHΔSΔG反应的自发性1<0一定能自发2>0一定不能自发3正负决定于温度低温能自发4高温能自发【思考】在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向()【思考】自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速发生()【思考】2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，ΔH0，ΔS0，在较温度下能自发进行。【例2】已知在100kPa、298.15K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH178.3kJ·mol－1ΔS=+160.4J·mol－1·K－1，则(1)该反应(填“能”或“不能”)正向自发进行。(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为。【例3】汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100kPa下，ΔH113kJ·mol－1、ΔS145J·mol－1·K－1。下列说法错误的是()A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒【例4】焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)＋O2(g)=2CO(g)；反应②：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示(假设ΔH、ΔS不随温度变化)。下列说法错误的是()A．反应②2