2.3化學(xué)反應(yīng)的方向 課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第三節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的方向第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡人活著就是對抗熵增定律，生命以負(fù)熵為生。----薛定諤一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)冰融化墨水?dāng)U散自發(fā)過程：

一定的條件下，不需要借助外力作用就能自發(fā)進(jìn)行的過程，

其逆過程是非自發(fā)過程。1、生活中的自發(fā)過程：高山流水熱茶變涼一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)2、自發(fā)過程的共同特點(diǎn):水流高處低處電流高電位低電位傳熱高溫低溫刮風(fēng)高氣壓低氣壓自發(fā)自發(fā)自發(fā)自發(fā)有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向加熱、通電等一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)3、自發(fā)反應(yīng):鋼鐵生銹金屬置換燃料燃燒

在一定條件下，可以自發(fā)進(jìn)行（不用借助外力）到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)，具有方向性。一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)3、自發(fā)反應(yīng):有些反應(yīng)在常溫下能夠自發(fā)進(jìn)行，活化能幾乎為零；燃燒反應(yīng)存在“障礙”——活化能，“點(diǎn)燃”的目的是克服反應(yīng)的活化能，“啟動”反應(yīng)，使之發(fā)生。因為反應(yīng)放出的熱量|ΔH|>Ea。使得放出的熱量足以克服后續(xù)反應(yīng)的活化能，因此在反應(yīng)引發(fā)后，不用持續(xù)加熱，也能自發(fā)進(jìn)行下去。

不是，如H2和O2反應(yīng)需要點(diǎn)燃。思考：自發(fā)反應(yīng)不需要任何條件就能自發(fā)進(jìn)行嗎？非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎?二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——焓判據(jù)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)鐵生銹：2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)請說說下列反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的原因?！鱄<0△H=-57.3kJ·mol-1△H=-572kJ·mol-1△H=-636.1kJ·mol-1△H=-824kJ·mol-1放熱反應(yīng)使體系能量降低，能量越低越穩(wěn)定，△H<O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行(焓減原理)。焓判據(jù)①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2

(g)ΔH=+31.4kJ/mol②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

ΔH=+109.8kJ/mol③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑

ΔH＞0結(jié)論：ΔH<0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定要ΔH<0由此可得出：焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個因素,但不是唯一因素。某些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行，因此，不能只根據(jù)放熱或吸熱判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。思考：19世紀(jì)，化學(xué)家們曾認(rèn)為決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素就是反應(yīng)熱：放熱反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。這是真的嗎？二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——焓判據(jù)思考：什么因素驅(qū)動了吸熱反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行？

顯然，這些過程都是自發(fā)地從混亂度小(有序)向混亂度大(無序)的方向進(jìn)行。三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——熵判據(jù)生活中的自發(fā)過程：冰塊融化品紅在水中擴(kuò)散蒸汽擴(kuò)散有序

混亂三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——熵判據(jù)熵：衡量一個體系混亂度的物理量叫做熵，用符號S表示。熵變：反應(yīng)前后體系的熵的變化叫做反應(yīng)的熵變,用ΔS表示。

ΔS=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵熵低熵高熵判據(jù)：只有孤立或絕熱體系，自發(fā)過程才向著熵增的方向進(jìn)行

(即熵增△S＞0)試根據(jù)您對熵的理解，判斷下列過程中體系的熵變是大于零還是小于零。(1)水冷凝成冰(2)硫酸銅溶于水(3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(4)2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)(5)2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△S<0△S>0△S>0△S<0△S>0三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——熵判據(jù)三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——熵判據(jù)熵值最大熵值最小導(dǎo)致熵增(ΔS＞0）的一些因素 1、同一物質(zhì)狀態(tài)改變：2、固體的溶解過程、墨水?dāng)U散過程和氣體擴(kuò)散過程。3、反應(yīng)過程中氣體物質(zhì)的量增多的反應(yīng)（其它狀態(tài)亦如此）。4.生成氣體的反應(yīng)。固態(tài)液態(tài)氣態(tài)熵增熵增兩個反應(yīng)都是混亂度增大的反應(yīng)。熵增，△S＞0，有利于自發(fā)反應(yīng)。例：這3個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，但卻能自發(fā)進(jìn)行，為什么？三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——熵判據(jù)①NaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2

(g)ΔH=+31.4kJ/mol②2N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

ΔH=+109.8kJ/mol③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑

ΔH＞0思考：自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？

化學(xué)反應(yīng)一定不能向著熵減少的方向自發(fā)進(jìn)行嗎？①鋁熱反應(yīng):2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)ΔS=－39.35J?mol-1?K-1＜0

熵判據(jù)：△S>0，有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定要ΔS>0。

熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行一個因素,但不是唯一因素。②NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)ΔS＜0

三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)——熵判據(jù)注：只有孤立體系或絕熱體系，自發(fā)過程才向著熵增方向進(jìn)行。2.物質(zhì)的混亂度趨于增加1.物質(zhì)具有的能量趨于降低

H<0

S>0焓(H)判據(jù)熵(S)判據(jù)放熱反應(yīng)焓變熵變化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行不自發(fā)進(jìn)行不能定性判斷不能定性判斷

H<0

H<0

H>0

H>0

S>0

S>0

S<0

S<0熵增原理四、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的復(fù)合判據(jù)思考：那怎么來判斷一個反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向呢？反應(yīng)焓變熵變高溫NH4Cl

(s)=NH3(g)+HCl(g)自發(fā)常溫NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)自發(fā)>0<0>0<0實驗現(xiàn)象:1.在試管底部固體減少2.在試管上部重新生成固體四、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的復(fù)合判據(jù)室溫冰融化-10℃

水結(jié)冰H2O(l)=H2O(s)△H<0△S<0

H2O(s)=H2O(l)△H>0△S>0

自發(fā)過程：四、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的復(fù)合判據(jù)美國物理化學(xué)家吉布斯研究表明：在等溫、等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能

減小ΔG＜0的方向進(jìn)行，直到達(dá)到平衡。復(fù)合判據(jù)：ΔG=ΔH-TΔS(G：自由能T：熱力學(xué)溫度/開爾文溫度，25℃=298K)ΔG=△H-TΔS＜0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行ΔG=△H-TΔS＞0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行ΔG=△H-TΔS＝0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷方法：若正方向為自發(fā)過程，則逆方向為非自發(fā)過程四、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的復(fù)合判據(jù)△H△S?H>0?S>0高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H>0?S<0所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行?H<0?S>0所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H<0?S<0低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行ΔG=ΔH-TΔS四、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的復(fù)合判據(jù)大大高溫小小低溫

焓變?yōu)樨?fù)，熵變?yōu)檎?，即使全世界絕對零度，愛你依舊自發(fā)！課堂小結(jié)焓減方向熵增方向自由能減小的方向

1、判斷下列反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？(1)鈉與水反應(yīng)(2)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)(3)2CO(g)=2C(s)+O2(g)ΔH<0ΔS>0自發(fā)進(jìn)行ΔH>0ΔS>0高溫自發(fā)進(jìn)行ΔH>0ΔS<0非自發(fā)進(jìn)行2、250C和1.01×105Pa時，反應(yīng):2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)ΔH=+56.76kJ·mol-1，能自發(fā)進(jìn)行的原因是（）

A.是吸熱反應(yīng)B.是放熱反應(yīng)

C.是熵減少的反應(yīng)

D.熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)D3、已知：CaSO4(s)=SO3(g)+CaO(s)△H＝402KJ·mol－1，

△S＝189.6J·K－1·mol－1問溫度達(dá)到多少時硫酸鈣才能分解？(ΔH-

T·ΔS)＜02120K1、判斷反應(yīng)的自發(fā)性源于實際應(yīng)用概念汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO,它們是現(xiàn)代化城市中的大氣污染物。為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣：

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)你能否判斷該反應(yīng)在室溫下能自發(fā)進(jìn)行嗎？已知298K、100kPa下，ΔH=-746.8KJ·mol-1ΔS＝-197.5J·mol－1·K－1△G=ΔH-TΔS=-746.8KJ·mol-1+298K×197.5×10-3KJ·mol－1·K－1=-687.945KJ.mol-1<0可自發(fā)進(jìn)行！工業(yè)冶鈦①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)ΔH=+161.9KJ/molΔS＝-38.4J·mol－1·K－1②Mg+TiCl4=Ti+MgCl22、

工業(yè)上“改造”反應(yīng)2C(s,石墨)+O2(g)=2CO(g)ΔH=-221.1KJ/mol

ΔS