人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向一等奖课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向一等奖课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了学习目标，可逆反应进行的方向，化学反应进行的方向，化学反应速率角度，化学平衡角度，“自发过程”，“方向1”，自发方向2，自发反应，非自发反应等内容，欢迎下载使用。

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、能结合具体事例说明反应自发进行的方向。
如果一个化学反应已经发生，方向也就确定了。如果还没发生，就需要依据科学理论，对它是否能够发生，以及在什么条件下发生做出判断。
自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。
在一定条件下不用借助外力就能自动进行。
高能量 低能量
非自发过程 ：在一定条件下，需要持续借助外力才能进行的过程。
“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，不需外界帮助就能自动进行的化学反应。
有些化学反应也是自发进行的，而且有方向性。
在一定条件下，必须借助某种外力才能进行的化学反应。
如何解释下列化学反应是自发反应？
①H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l)②1/2H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g)③Na(s)+H2O(l)=NaOH(aq)+1/2H2(g)④铁生锈：2Fe(s)+3/2O2(g)= Fe2O3(s)⑤NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
∆H= -286kJ·ml-1
∆H= -92kJ·ml-1
∆H= -184kJ·ml-1
∆H= -824kJ·ml-1
∆H= -57.3kJ·ml-1
课堂练习1、请说说下列反应能够自发进行的原因。
放热反应H < 0体系的能量降低
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。
2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) △H>0 △
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) △H=+109.8kJ/ml
NaHCO3(s)+HCl ＝NaClaq)+CO2(g)+ H2O(l) △H= ＋31.4kJ/ml
焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
这些吸热反应也是自发反应
吸热反应能自发进行。怎么解释？
阅读课本P41-42了解描述体系混乱(或无序)程度的物理量熵
体系除了具有从高能状态自发地转变为低能状态的倾向，还有从有序自发地转变为无序的倾向。
德国科学家克劳修斯(R. Clausius)最早提出了另一个推动体系变化的因素，并称之为“熵”（符号S）的概念，用熵表示体系混乱度，S=Q/T。
描述体系混乱(或无序)程度的物理量。单位：J·ml-1·K-1
课堂练习2、试根据熵的定义判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零。(1)水蒸气冷凝成水(2)硫酸铜溶于水 (3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(4) 2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g) (5)2H2(g)+ O2(g) ＝2H2O (l)
化学反应中，固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；从较少的气态物质生成较多的气态物质，体系的混乱度也增大
(1) 与物质的存在状态有关：对于同一种物质，等物质的量的该物质其熵值（混乱度）大小与物质的存在状态有关。S(g)>S(l)>S(s)，即气态>液态>固态。(2) 与物质的量有关：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。(3) 不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂，其熵值越大，一般组成物质的原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵值也越大。
大多数产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（ △S ＞0），是自发反应。
熵变：变化前后体系或反应前后物质的熵的变化。用符号∆S表示。
∆S=S(生成物)－S(反应物)
熵判据：体系趋向于从有序转变为无序，因此熵增反应（ △s>0 ）有利于反应自发进行。
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？
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？
思考：如何解释下列反应发生的原因。
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。
3. H3PO4(l)+NaCI(s)= NaH2PO4(s)+HCI(g) H3PO4的酸性是弱于HCI，此反应为什么能够发生呢？
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)
思考：判断下列自发反应熵的变化
这些化学反应的ΔS<0，但是都可以自发进行。所以，不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。事实上，只有孤立体系(与环境既没有物质交换也没有能量交换)或者绝热体系(与环境既没有物质交换也没有热量交换)，自发过程才向着熵增的方向进行。
单独使用焓判据，或者熵判据往往会得出错误的结论
2H2(g)+O2(g)=2H2O(I)
△S<0 依熵判据，熵减小不利于反应自发
△H<0依焓判据，放热有利于反应自发
结论： 自发反应的方向与焓变、熵变有关，判断反应自发进行的方向，需综合考虑体系的焓变和熵变。
三、复合判据——自由能
在等温、等压条件的封闭体系中，∆ G = ∆ H – T ∆ S （Ｔ为热力学温度，为正值）
1876年，吉布斯（美）提出自由能变化 ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小（ ΔG < 0）的方向进行，直至达到平衡。
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
当ΔG<0， 反应能自发进行；当ΔG＝0，反应处于平衡状态；当ΔG>0， 反应不能自发进行。
① 2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)
△H = -78.03 kJ·ml-1
△S = 494.4 J·ml-1·K-1
② CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)
△H = 110.5 kJ·ml-1
△S = -89.36 J·ml-1·K-1
课堂练习3、根据∆ G = ∆ H – T ∆ S判断下列反应在T=298K时否自发进行
③ 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)
△H = -444.3kJ·ml-1
△S = -280.1 J·ml-1·K-1
△H = 178.2 kJ·ml-1
△S = 169.6 J·ml-1·K-1
④ CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)
若T=1298K，计算能否自发
2.反应进行方向的判断方法（等温、等压）
③ ∆H>0，∆S＞0？
① ∆H＜0，∆S＞0
② ∆H＞0，∆S＜0)
∆G＝∆H－T∆S＜0
∆G＝∆H－T∆S ＞ 0
④∆H＜0，∆S<0？
“自发反应”也是有一定条件的
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，二者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；高温高压下可以使石墨转化为金刚石，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。
∆ G = ∆ H – T ∆ S<0自发
1、一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2 (g) CH3OH(g) +H20(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为KJ/ml)的变化。关于该反应的下列说法中，正确的是（ ）A.ΔH>O，ΔS>0 B.ΔH>O，ΔS<0C. ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0
2、已知下列反应都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是(　　)A.2Na(s)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)　ΔH＜0B.C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＜0C. 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8 H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) ΔH＞0D.2Mg(s)＋O2(g)＝2MgO(s)　ΔH＜0
3、关于下列过程熵变的判断不正确的是（ )A.溶解少量食盐于水中，△S>0B.纯碳和氧气反应生成CO(g),△S>0C.H2O(g)变成液态水，△S>0D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g),△S>0
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，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法正确的是(　　)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，催化剂条件只是增大反应的速率D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
5、某化学反应的ΔH=-122 kJ·ml-1，ΔS=+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