人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控集体备课ppt课件
展开学习要求1、理解能量判据、熵的概念2、利用能量判据判断反应进行的 方向3、利用熵变判断反应进行的方向
化学反应原理的重要组成部分∶ 反应的快慢程度 化学反应原理 化学反应的限度 反应进行的方向 如何判断反应能否发生?需要我们去解决。 化学反应进行的方向是一个复杂问题,如果反应已经发生了,方向其实也已确定;但如果反应还没有发生,我们则要通过互相关联的能量(△H)判据(力图使自身能量趋于最低)和熵判据(由有序变为无序的现象)进行判断。
化学反应的方向及判断依据
(1)自然界中水由高处往低处流,而不会自动从低处往高处流;
(2) 铁器暴露在潮湿空气中会生锈;这些过程都是自发的,其逆过程就是非自发的。
这些生活中的现象将向何方发展,我们非常清楚,因为它们有明显的自发性。
自发过程:在一定条件下,不借助外部力量就能自动进行的过程。
自发反应:在一定条件下,不需外界持久作用就能自动进行到显著程度的反应 。
一、自发过程和自发反应
CaCl+NaCO3=NaCl+CaCO3Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu H2+O2=H2O 葡萄糖+O2=H2O+CO2
2Na(s) +2H2O(l) = 2NaOH(aq) + H2(g) △H = -368 kJ·ml-14Fe(OH)2(s) + O2 (g) +2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s) △H = -444.3 kJ·ml-1NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) △H = -57.3 kJ·ml-1H2(g) + F2(g) = 2HF(g) △H = -546.6 kJ·ml-1 上述这些反应在一定条的件下都能自发进行,你知道这些反应能自发进行的主要原因吗?
二、判断化学反应方向的依据
共同特点:△H<O 即放热反应一般能自发进行
放热反应使体系能量降低,能量越低越稳定,△H<O 有利于反应自发进行。
能量判据:体系趋向于从高能状态转变为低能状态(△H < 0)。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,反应越完全焓变(△H)是决定反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。
(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应
(2)有不少吸热过程也能自发进行
(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进 行,但在较高温度下则能自发进行
焓变(△H)是决定反应能否自发进行的因素之一,但不是唯一因素。
在日常生活中,由长期积累的经验而总结得到 一条经验规律能量判据(焓判据):用焓变来判断反应进行的方向,体系有自发地向能量降低(焓减△H <0)的方向转变的倾向。
已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为: ① C(金刚石、s)+O2(g) =CO2(g) △H1=-395.41kJ/ml② C(石墨、s)+O2(g) = CO2(g) △H2=-393.51kJ/ml关于金刚石与石墨的转化,下列说法正确的是A.金刚石转化成石墨是自发进行的过程B.石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C.石墨比金刚石能量低D.金刚石比石墨能量低
研究表明,除热效应外,决定反应能否自发进行的另一因素——体系的混乱度(熵S)熵:衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵,用符号S表示。 对于同一物质:S(g)﹥S(l)﹥S(s)熵变:反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变.用△S表示。 △S=S生成物总熵-S反应物总熵 反应的△S越大,越有利于反应自发进行熵判据:体系趋向于由有序状态转变为无序状态,即混乱度增加( △S>0)。且△S越大,越有利于反应自发进行。
自发反应一定是熵增加的反应吗?
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S<0
结论:△S > O有利于反应自发进行, 自发反应不一定要△S > O
熵变是反应能否自发进行一个 因素, 但不是惟一因素。
例:-10℃的液态水就会自动结冰成为固态, 这确是熵碱的过程。
根据你已有的知识和经验,分析下列过程的焓变、熵变与反应方向 焓变 熵变 ①NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s) ② NH4Cl(s) === NH3(g)+ HCl(g)
要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S。
正确判断一个化学反应 是否能够自发进行
必须综合考虑反应的焓变和熵变
恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 △H <0 △S>0 △H >0 △S <0 △H <0 △S <0 △H >0 △S>0
△G = △H- T·△S
当△H<0 ,△S>0时, △G<0. 这时反应自发进行;
当△H>0 ,△S<0时, △G > 0. 这时反应不自发进行;
当△H>0 ,△S>0或 △H <0, △S<0时, 反应是否自发与温度有关。
在恒温、恒压下,综合考虑判断化学反应自发性的判据:自由能(△G)与焓变、熵变的关系:
五、复合判据---吉布斯自由能变化
1.反应的自发性只能用于判断反应的方向,不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件,其发生腐蚀过程的自发性是相同的,但只有后者可以实现。
2.在讨论过程的方向时,指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。例如水泵可以把水从低水位升至高水位;高温高压下可以是石墨转化为金刚石,实现的先决条件是要向体系中输入能量,该过程的本质仍然是非自发性的。
a、同一物质,相同物质的量: 气态时熵值最大,液态较小,固态时最小。b、同一物质、相同状态时,物质的量越多,熵值越大。c、产生气体或气体的物质的量增加的反应,熵值增大。
化学反应进行方向的判据
1、能量判据(焓判据):
是判断化学反应进行方向的判据之一。
是判断化学反应进行方向的另一判据。
焓变和熵变对反应方向的共同影响
1. △H <0,△S>0 该反应一定能自发进行;如:Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g)2. △H >0,△S<0 该反应一定不能自发进行;如:CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3. △H <0,△S<0 该反应在较低温度下能自发进行如:NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)4. △H >0,△S>0 该反应在较高温度下能自发进行如:CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
判断依据: △G= △H-T △S < 0 反应能自发进行
1、下列说法正确的是:( ) A.凡是放热反应都是自发的。 B.铁在潮湿空气中生锈是自发过程 C.自发反应都是熵增大的反应。 D.电解池的反应是属于自发反应
2、下列反应一定能自发进行的是( ) A、放热反应 B、熵增加的反应 C、熵增加的吸热反应 D、熵增加的放热反应
3、下列说法中正确的是( ) A.某反应低温条件下能自发进行,那么高温 条件下也一定能自发进行 B.某反应高温条件下不能自发进行,那么低温条件下也不能自发进行 C.反应方向是由焓变和熵变共同决定的,与反应温度无关 D.温度有可能对反应的方向起决定性的作用
4、下列变化过程中,ΔS<0的是( ) A.氯化钠溶于水中 B.NH3(g)和HCl(g)反应生成NH4Cl(s) C.干冰的升华 D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
1、下列过程是非自发的是( ) A.水由高处向低处流; B.天然气的燃烧; C.铁在潮湿空气中生锈; D.室温下水结成冰。2、碳酸铵〔(NH4)2CO3〕在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法中正确的是:( ) A.其分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大; B.其分解是因为外界给予了能量; C.其分解是吸热反应,据能量判据不能自发分解; D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解。
3、下列说法正确的是( )A.凡是放热反应都是自发的,由于吸热反应都是非自发的;B.自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是 熵减少或不变;C.自发反应在恰当条件下才能实现;D.自发反应在任何条件下都能实现。
4、吸热反应一定是 ( ) A.非自发的化学反应B.释放能量 C.贮存能量 D.反应需要加热
5、在25℃和1.01×105Pa时,反应2N2O5 (g) = 4NO2(g) +O2(g) △H = +56.76kJ/ml 自发进行的原因是( ) A.是吸热反应; B.是放热反应; C.是熵减少的反应; D.熵增大效应大于能量效应。
6、下列说法不正确的是( )A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,多数的能自发进行的反应都是放热反应。B.在同一条件下不同物质有不同的熵值,其体系的混乱程度越大,熵值越大。C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热D.一个反应能否自发进行,与焓变和熵变的共同影响有关
7、以下自发反应可用能量判据来解释的是( ) A.硝酸铵自发地溶于水 B.2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/ml C. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/ml D. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/ml
8、下列反应中,熵减小的是( )
A. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s) + NH3(g)
B. 2N2O5(g)=4NO2(g) + O2(g)
C. MgCO3(s)=MgO(s) + CO2(g)
D. 2CO(g)=2C(s) + O2(g)
9、某化学反应其△H =-122 kJ·ml-1, ∆S = 231 J·ml-1·K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行 ( ) A.在任何温度下都能自发进行 B.在任何温度下都不能自发进行 C.仅在高温下自发进行 D.仅在低温下自发进行
焓减小有利于反应自发,熵增大有利于反应自发
▲能量判据和熵判据的应用
1、由能量判据知∶放热过程(△H﹤0)常常是容易自发进行;2、由熵判据知∶若干熵增加(△S﹥0)的过程是自发的;3、很多情况下,简单地只用其中一个判据去判断同一个反应,可能会出现相反的判断结果,所以我们应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的反应过程。4、过程的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。如教材P35列举的钢制器件、装在不同地方的气体等例子。
5、在讨论过程的方向时,我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。例如教材P35中举到的水、石灰石分解、石墨转化为金刚石的例子。 6、反应的自发性也受外界条件的影响。如石灰石分解,常温下是非自发的,但在1273K时是自发的反应。 有关化学反应的方向的很多内容己经远远超出我们高中化学的要求,有志于化学研究的同学以后可以在大学再去探讨。
化学反应速率和化学平衡
化学平衡移动原理——勒夏特列原理
浓度增大反应物浓度或减小生成物的浓度,化学平衡向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物的浓度,化学平衡向逆反应方向移动温度升高温度,化学平衡向着吸热反应的方向移动降低温度,化学平衡向着放热反应的方向移动压强增大压强,会使化学平衡向着气体系数缩小的方向移动减小压强,会使化学平衡向着气体系数增大的方向移动催化剂催化剂对化学平衡的移动没有影响
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