人教版高中化学选择性必修1第二章第三节化学反应的方向基础课课件

第三节化学反应的方向(基础课)第二章

化学反应速率与化学平衡素养目标1．知道化学反应是有方向的。2．知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变的关系。3．能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。旧知回顾知识点一自发过程和自发反应1．自发过程(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。(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密闭条件下，体系有从______自发转变为______的倾向(无序体系更加稳定)。(3)非自发过程：在一定条件下，需持续借助______才能进行的过程。2．自发反应(1)含义：在给定的条件下，无须外界帮助，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。有序无序外力3．应用(1)自发反应可被用来做“有用功”。例如H2的燃烧可设计成燃料电池。(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。例如通电将H2O分解为H2和O2。

提示：(1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。(2)非自发反应也能在一定条件下发生。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程。

(

)(2)自发过程不需任何条件就能发生。 (

)(3)室温下冰变成水属于自发过程。 (

)(4)能自发进行的反应，反应速率一定很大。 (

)√×√×2．下列关于自发反应的叙述中，正确的是(

)A．自发反应的逆反应在相同条件下也必定是自发的B．铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应C．自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程D．自发反应与外界条件无关√C

[A.自发反应的逆反应在相同条件下为非自发反应，A错误；B.铁的生锈为放热反应，属于自发反应，B错误；C.自发过程包括自发化学反应和自发物理过程，C正确；D.自发反应受温度等外界条件影响，D错误。]题后归纳

自发过程的判断(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。知识点二化学反应进行方向的判据1．焓变与化学反应的方向(1)放热反应过程中体系能量______，因此具有______进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。降低自发(2)焓变与化学反应进行方向的关系①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋109.8kJ·mol-1和NaHCO3(s)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)

ΔH＝＋31.4kJ·mol-1结论：只用焓判据判断反应是否自发进行不全面。2．熵变与化学反应的方向(1)熵、熵变的概念(2)熵值大小①体系的熵值：体系的__________越大，体系的熵值就______。②同一物质的熵值：S(g)____S(l)____S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。(3)熵判据体系有自发地向混乱度______(即______)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。混乱程度越大＞＞增加熵增(4)熵变与化学反应进行方向的关系①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如：Fe(s)＋H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋H2(g)；2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)②有些熵减的反应也可以自发进行，如：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)；4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。3．自由能与化学反应的方向(1)自由能符号为___，单位为____________。(2)复合判据ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行；ΔG＝ΔH－TΔS＝0时，反应处于平衡状态；ΔG＝ΔH－TΔS>0时，反应不能自发进行。GkJ·mol-1类型ΔHΔSΔH—TΔS反应的自发性1<0>0ΔG<0反应能自发进行2>0<0ΔG>0反应不能自发进行3<0<0ΔG的正负决定于温度低温能自发进行4>0>0高温能自发进行[教材·资料卡片]在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功)，自由能(符号为G，单位为kJ·mol-1)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：ΔG＝ΔH－TΔS。这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。

1．上述反应中，ΔS＞0的是哪些反应？[提示]

(3)(4)(6)。2．(1)(2)(5)反应能自发进行的原因是什么？[提示]

放热反应、ΔH＜0。3．(3)(4)(6)反应能自发进行的原因是什么？[提示]

熵增、ΔS＞0。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)放热反应一定能自发进行。

(

)(2)O2转化变为O3时，熵减小。

(

)(3)熵增的反应一定能自发进行。

(

)(4)合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)

ΔH<0，高温有利于其自发进行。

(

)(5)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合判断反应自发进行的方向。

(

)×√××√2．下列说法错误的是(

)A．ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行B．一定温度下，反应MgCl2(s)⥫⥬Mg(s)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0D．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)

ΔH＝＋185.57kJ·mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向√A

[根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，对于ΔH＜0，ΔS＞0的反应，在任何温度时，ΔG＜0，反应均能自发进行，A错误；反应MgCl2(s)⥫⥬Mg(s)＋Cl2(g)为分解反应，故为吸热反应，则ΔH＞0，反应物无气体，生成物有气体，则ΔS＞0,B正确；反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)的ΔS＜0，在室温下可自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS＜0，则该反应的ΔH＜0,C正确；该反应的ΔH＞0，由于该反应是固体反应物生成气体，ΔS＞0，则该反应在一定条件下能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，D正确。]随堂评估·知能落实1．下列过程的方向能用焓判据判断的是(

)A．湿的衣服经过晾晒变干B．硝酸铵溶于水C．水蒸气凝结成水D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＞0√243题号15C

[湿的衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变为水蒸气的过程，不能用焓判据判断；硝酸铵溶于水为熵增加的过程，不能用焓判据判断；水蒸气凝结成水放出热量，可用焓判据判断；CaCO3分解为吸热反应，不能用焓判据判断。]2．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是(

)A．1molCH4(g)＜1molH2(g)B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)C．1molH2O(s)＞1molH2O(l)D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石墨)√243题号15B

[熵的大小反映体系的混乱程度，粒子之间无规则排列的程度越大，熵越大。同温同压下，状态相同的等物质的量物质，分子结构越复杂，混乱程度越大，即熵越大，故1molCH4(g)的熵大于1molH2(g)的熵，A错误；相同条件下的同种物质，物质的量越大，熵越大，故1molH2O(g)的熵小于2molH2O(g)的熵，B正确；不同状态的同种物质的熵：气态＞液态＞固态，C错误；物质的量相同的条件下，金刚石的熵小于石墨的熵，D错误。]243题号15

√243题号15D

[冰冻的衣服晾干为H2O(s)―→H2O(g)，该过程的ΔH＞0，ΔS＞0，D项符合题意。]4．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安装催化转化器，使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是(

)A．该反应是熵增大的反应B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂C．该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应243题号15√C

[只使用催化剂可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。因该反应是反应前后气体体积减小的反应，故熵减小。因熵减小不利于反应自发进行，故该反应常温下能自发进行的原因是反应放热。]243题号155．回答下列问题：(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，ΔS_______(填“＞”“<”或“＝”)0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO===