2.3化学反应的方向 课件高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章化学速率与化学平衡第三节化学反应的方向巢湖市第二中学米凯T2>T1P2>P1h2>h1墨滴

Q

气体

液体

扩散

高温处到低温处温度相同为止

高压处到低压处压力相等为止

高水位到低水位水位相等为止

高浓度到低浓度渗透平衡为止电流方向高电位到低电位

……这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的.热量传导

气体扩散

水流方向渗透作用（1）

（2）

（3）

（4）自然界中的自发过程体现了自然界的变化具有一定的方向性！化学反应的发生有一定的方向性2.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4KJ/mol，但是1molN2和3molH2在一定条件下混合，反应后放出热量却少于92.4KJ。说明了化学反应有什么特点？化学反应的进行有一定的限度3.碳和氧气燃烧可以得到二氧化碳，而二氧化碳却很难分解成碳和氧。又说明了化学反应有怎样的特点？化学反应原理化学反应的快慢——化学反应速率化学反应的限度——化学平衡化学反应的方向——?1.有的反应瞬间即可完成，有的反应非常缓慢？说明了化学反应有什么特点？化学反应的进行有一定的速率新课程标准要求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有关。3、能判断熵的变化（熵增或熵减）4、能判断简单反应能否自发进行。核心素养发展目标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。构建化学反应自发性判断的思维模型,发展证据推理与模型认知的学科核心素养。2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向。根据综合判据的发展过程,理解科学知识的曲折发展历程,增强对化学反应自发性研究重要意义的认识,发展科学态度与社会责任的学科核心素养。冬天水结冰自发春天冰融水自发“自发”是有一定条件的“自发”是一定条件下的自发，条件变了，可能由原来的“自发”变成“非自发”在一定条件下不用借助外力就能自动进行。何为“自发”变化过程涉及的温度、压强、点燃、使用催化剂等基本条件。具备基本变化条件后，为体系提供额外能量。自发过程自发反应反应自发性的判断依据下列反应在一定条件下都能自发进行，这些反应的共同点是什么？放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，放热反应(△H<0)有利于反应自发进行，这一经验规律就是焓判据。一、焓判据自然之法如此神奇，正是很多燃烧反应会遇到“活化能”的壁垒。才使得富含有机物的生命体在富含氧气的大气中没有“自燃”。思考：对以上反应中的⑤，即碳燃烧，有同学提出这个过程不能自发，因为需要点燃，你怎么看？因为燃烧反应存在“障碍”——活化能，“点燃”的目的是克服反应的活化能，“启动”反应，使之发生。因为反应放出的热量|△H|>Ea。使得放出的热量足以克服后续反应的活化能，因此在反应引发后，不用持续加热，也能自发进行下去。反应自发性的判断依据思考：为什么有些放热反应需要持续加热呢？例如：H2(g)+CuO(s)=Cu(s)+H2O(1)△H=-128.5KJ/mol因为此反应所需活化能很大，而反应放出的热量太少，即|△H|<Ea。使得放出的热量难以克服后续反应的活化能，因此在反应发生后，需要从环境中不断吸收热量，才能够自发进行下去。反应自发性的判断依据一、焓判据（能量判据）对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。19世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？焓判据：体系趋向于从能量高的状态转变为能量低的状态，因此放热反应（△H<0）有利于反应自发进行。①NH4NO3(s)=NH4+(aq)

＋NO3-(aq)

②

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)③N2O4(g)=2NO2(g)④CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l)⑤Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)

思考与讨论：下列过程均为吸热过程，且在一定条件下都能自发进行，请分析其共同特点，找出原因。不自由变自由(有序变无序)固体变气体气体少变成气体多固体变液体固体变液体和气体共同点：生成物微粒的活动范围变大，活动范围大的微粒增多。——即体系的混乱度增大。结论：除热效应（焓变）外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度，且大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。寻找根源墨水滴入水中气体的扩散固体的溶解火柴的散落克劳修斯

（德国）熵S由有序变为无序为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素→熵二、熵判据1.熵：符号S，表示混乱度（无序度）的物理量。2.规律：同一物质的熵S(g)>S(l)>S(s)。如水蒸气>水>冰69.9Jmol-1K-147.9Jmol-1K-1188.7Jmol-1K-1

冰水水蒸气3.熵变：熵的变化，用△S表示。即△S>0有利于反应自发进行，也叫熵增原理，这就是熵判据反应自发性的判断依据对比下列过程，是熵增过程容易自发，还是熵减过程容易自发？上课与下课跑操与散步越是有序的状态，越是难以维持在与外界隔离的体系中（孤立系统）,自发过程的本质趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，熵变（△S）大于零。如：4.熵增原理：在密闭体系中，熵增体系（△S>0）有自发倾向。

Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)

2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)熵增，自发进行2.粗硅的制备:SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)C的还原性是弱于Si的，此反应为什么能够发生呢？反应自发性的判断依据1.金属钾的制备：Na(l)+KCI(l)=K(g)+NaCI(l)Na的活泼性是弱于K的，此反应为什么能够发生呢？对几个特殊反应的再认识主要是因为Na的沸点高于K的沸点。我们可以控制反应温度，使K沸腾为气体，Na保持液体。从而使反应熵值增大，即

S>0,以利于反应自发。同样是因为熵增原理视野拓展熵与宇宙：宇宙，它的过去应该是能量温度极高，有极度规律的质点，不断膨胀，演变成现在的宇宙-—霍金《时间简史》熵与生命：生命体通过新陈代谢摄入蛋白质等低熵物质，产生小分子的过程表现为熵增，当熵接近极大值时就达到危险状态即死亡——《生命是什么》熵与环境：污染就是熵增的同义词，低碳就是低熵。熵与信息：熵是量度我们对一个领域未知程度的量。

有的熵减反应也是自发的，如-10℃的液态水就会自动结冰（熵减），但它是放热的。所以只根据熵变判断反应进行方向跟只用焓判据一样都是不全面的。注意：

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)再如：缩体熵减，但自发进行ΔHΔS1.体系自由能变化（符号∆G，单位为kJ/mol）∆G＝∆H－T∆S2.反应进行方向的判断方法（恒温、恒压）∆G＝∆H－T∆S＜0(即∆H＜0，∆S＞0)反应能自发进行。∆G＝∆H－T∆S＝0

反应达到平衡状态。∆G＝∆H－T∆S＞0(即∆H＞0，∆S＜0)反应不能自发进行。三、吉布斯自由能变化△G（综合判断）吉布斯自由能变化△G综合考虑了焓变和熵变对体系的影响高温下能自发进行一定不能自发进行低温下能自发进行一定能自发进行知识海洋资料卡片（教材P45页）【学习评价】已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＝＋178.3kJ·mol－1

，ΔS＝160.4J·mol－1·K－1，则：(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行；(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“否”)成为反应方向的决定因素；(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。（1）∆G=

ΔH－TΔS

＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·mol