高中化學(xué) 專題2.4 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向課件 新人教版選修4-新人教版高二選修4化學(xué)課件

1、第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：1.通過(guò)日常生活中所見(jiàn)所聞以及常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)，了解放熱反應(yīng)的自發(fā)性和某些吸熱過(guò)程的自發(fā)性。2.通過(guò)“有序”和“無(wú)序”的對(duì)比，引出熵的概念。3.通過(guò)日常生活中的見(jiàn)聞，明確根據(jù)反應(yīng)的焓變和熵變的大小，只能判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性，不能決定反應(yīng)是否一定發(fā)生或反應(yīng)速率的大小。能力目標(biāo)：能力目標(biāo)：1.通過(guò)已有知識(shí)及日常生活中的見(jiàn)聞，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)。2.學(xué)會(huì)運(yùn)用比較、歸納、概括等方法對(duì)信息進(jìn)行加式，構(gòu)建新知識(shí)。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)：熵判據(jù)。難點(diǎn)：焓減與熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的

2、關(guān)系。自自由由落落體體 1. 1. 自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程行的過(guò)程 2. 2. 自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)自發(fā)反應(yīng)：在給定的一組條件下，一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地進(jìn)行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應(yīng)。地進(jìn)行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應(yīng)。一一. . 化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的方向3.3.非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng) ：在一定條件下，需要外界做功才能進(jìn)行的反在一定條件下，需要外界做功才能進(jìn)行的反應(yīng)。應(yīng)。4.4.關(guān)系：條件改變，非自發(fā)反應(yīng)關(guān)系：條件改變，非自發(fā)反應(yīng)可能可能轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)反應(yīng)1 1、自發(fā)、自發(fā)反應(yīng)一定

3、能反應(yīng)一定能自動(dòng)自動(dòng)進(jìn)行，而非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)進(jìn)行，而非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生，這句話對(duì)嗎？說(shuō)明理由。生，這句話對(duì)嗎？說(shuō)明理由?！舅伎寂c交流】【思考與交流】【解析解析】不對(duì)，某些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能自不對(duì)，某些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能自動(dòng)進(jìn)行，非自發(fā)反應(yīng)具備了一定條件也能發(fā)生。例如甲動(dòng)進(jìn)行，非自發(fā)反應(yīng)具備了一定條件也能發(fā)生。例如甲烷燃燒是自發(fā)反應(yīng)，但需要點(diǎn)燃或加熱才能發(fā)生；石灰烷燃燒是自發(fā)反應(yīng)，但需要點(diǎn)燃或加熱才能發(fā)生；石灰石分解為氧化鈣和二氧化碳常溫下為非自發(fā)反應(yīng)，在高石分解為氧化鈣和二氧化碳常溫下為非自發(fā)反應(yīng)，在高溫下可以發(fā)生。溫下可以發(fā)生。 下列過(guò)程和反應(yīng)屬于自發(fā)進(jìn)行的是下列

4、過(guò)程和反應(yīng)屬于自發(fā)進(jìn)行的是 A、物體由高處自由下落、物體由高處自由下落 B、電解水、電解水 C、鈉與水反應(yīng)、鈉與水反應(yīng) D. 電動(dòng)水泵將水由低抽到高處電動(dòng)水泵將水由低抽到高處 E、氫氣與氧氣點(diǎn)燃生成水、氫氣與氧氣點(diǎn)燃生成水 F、在室溫下水結(jié)成冰、在室溫下水結(jié)成冰 G、一縷花香可以溢滿居室、一縷花香可以溢滿居室 I、一滴墨水染紅一盆清水、一滴墨水染紅一盆清水 J、鐵在潮濕空氣中發(fā)生銹蝕、鐵在潮濕空氣中發(fā)生銹蝕 K、石灰石的分解、石灰石的分解 自發(fā)過(guò)程：自發(fā)過(guò)程：A CE G I J非自發(fā)過(guò)程非自發(fā)過(guò)程B D F K【思考與交流】【思考與交流】如何判斷一個(gè)過(guò)程，一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？如何判斷一個(gè)過(guò)

5、程，一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？二二. . 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷 酸堿中和、鎂條燃燒等這些一定條件下能自發(fā)發(fā)生的酸堿中和、鎂條燃燒等這些一定條件下能自發(fā)發(fā)生的反應(yīng)有何共同特點(diǎn)？反應(yīng)有何共同特點(diǎn)？【思維建?！俊舅季S建?！繌哪芰拷嵌确治鏊鼈?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？ 日常生活中長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)得到一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律日常生活中長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)得到一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律能量判據(jù)（焓判據(jù)）能量判據(jù)（焓判據(jù)） 體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤铙w系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時(shí)體系會(huì)對(duì)外做功或者釋放熱量態(tài)（這時(shí)體系會(huì)對(duì)外做功或者釋放熱量H 0）。）。結(jié)論：結(jié)論：（1

6、1）放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低, , 因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向向。（2）焓減的反應(yīng)（放熱）一般自發(fā)進(jìn)行，但也有一些吸熱反焓減的反應(yīng)（放熱）一般自發(fā)進(jìn)行，但也有一些吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。1.1.從能量判斷（焓判據(jù)）從能量判斷（焓判據(jù)）如：如：2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)1、已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：、已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為： C(金剛石、金剛石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、石墨

7、、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/mol關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法正確的是（關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程 B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程 C.石墨比金剛石能量低石墨比金剛石能量低 D.金剛石比石墨能量低金剛石比石墨能量低A C課堂練習(xí)課堂練習(xí)只能判斷一定條件下化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)關(guān)只能判斷一定條件下化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)關(guān)H 0，有利于有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定不一定H 0。

8、條件改變，自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)條件改變，自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)可能可能相互轉(zhuǎn)化（某一條件下的自發(fā)反應(yīng)在相互轉(zhuǎn)化（某一條件下的自發(fā)反應(yīng)在另一條件下可能是非自發(fā)反應(yīng)）如：另一條件下可能是非自發(fā)反應(yīng)）如：CaO+CO2 = CaCO3；常溫下為自發(fā)反應(yīng)，高溫條件下其逆反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)。；常溫下為自發(fā)反應(yīng)，高溫條件下其逆反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)?！咀⒁庾⒁狻?N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/molH 0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定要有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，但自發(fā)反應(yīng)不一定要H 0 有利于反應(yīng)

9、自發(fā)進(jìn)行有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。1、判斷下列反應(yīng)的熵變、判斷下列反應(yīng)的熵變D. CO(g)C(s)1/2O2B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)熵減熵減熵增熵增熵增熵增熵增熵增課堂練習(xí)課堂練習(xí)2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol 這兩個(gè)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，但卻能自發(fā)進(jìn)行，為什么？【思考思考】2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

10、 S=39.35Jmol-1K-1 結(jié)論：結(jié)論：S 0 有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,自發(fā)反應(yīng)不自發(fā)反應(yīng)不 一定要一定要S 0 . 熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行一個(gè)熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行一個(gè) 因素，但不是唯一因素。因素，但不是唯一因素。 -10的液態(tài)水能自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài)的液態(tài)水能自動(dòng)結(jié)冰成為固態(tài), S 0 .【思考與交流】【思考與交流】自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)嗎？因此因此, ,熵判據(jù)判斷過(guò)程的方向也是不全面的熵判據(jù)判斷過(guò)程的方向也是不全面的3、自由能判據(jù)、自由能判據(jù)正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng) 是否能夠自發(fā)進(jìn)行，是否能夠自發(fā)進(jìn)行，必須綜合考慮反應(yīng)的必須綜合考慮反應(yīng)的焓變焓變和和

11、熵變熵變（1）自由能）自由能（恒溫、恒壓恒溫、恒壓） G=H - T S 符號(hào)：符號(hào)：G ；單位：?jiǎn)挝唬篔mol1 T(K)=273+t()（2）自由能大小判斷依據(jù)：）自由能大小判斷依據(jù)： 當(dāng)當(dāng)G0時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行； 當(dāng)當(dāng)G=0時(shí)，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。時(shí)，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。1、恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行、恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行 （1）H 0； S 0 （2）H 0； S 0 （3）H 0； S 0 （4）H 0； S 0自發(fā)自發(fā)非自發(fā)非自發(fā)不一定不一定不一定不一定2、判斷這兩個(gè)反應(yīng)什么條件下自發(fā)進(jìn)行？、判斷這兩個(gè)反應(yīng)什么條件下自發(fā)進(jìn)行？（1）NH3

12、(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H 0；S 0（2）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H(298K)= + 178.2kJmol-1, S(298K)= + 169.6Jmol-1K-1低溫可行低溫可行高溫可行高溫可行課堂練習(xí)課堂練習(xí)H HS SH0 S0高溫下高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行H0 S0所有溫度下所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行H0所有溫度下所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行H0 S0, S0 ,或或H0 ,S0 時(shí)時(shí),反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，一般低溫時(shí)焓變影響為主，高溫時(shí)，熵變影響為溫度有關(guān)，一般低溫時(shí)焓變影響為主，高溫時(shí)，熵變

13、影響為主，而溫度影響的大小要主，而溫度影響的大小要H、S的具體數(shù)值而定。的具體數(shù)值而定。 過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程是不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。如涂有防銹漆和未涂防銹漆如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過(guò)程的自發(fā)性是相同的，但只有后者的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過(guò)程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實(shí)現(xiàn)。可以實(shí)現(xiàn)。【注意注意】H=+56.76 kJ/mol,自發(fā)進(jìn)行的原因是自發(fā)進(jìn)行的原因是( )A.是吸熱反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B.是放熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)C.是熵減少的反應(yīng)是熵減少的反應(yīng)D.熵增大

14、效應(yīng)大于能量效應(yīng)熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)課堂練習(xí)課堂練習(xí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù) 、能量判據(jù)、能量判據(jù)(焓判據(jù)）：焓判據(jù)）：判據(jù)之一判據(jù)之一、熵判據(jù)：、熵判據(jù)：能量最低原理能量最低原理焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)。焓減小有利于反應(yīng)自發(fā)。熵增原理。熵增原理。判據(jù)之一判據(jù)之一、復(fù)合判據(jù)：、復(fù)合判據(jù)：焓判據(jù)結(jié)合熵判據(jù)焓判據(jù)結(jié)合熵判據(jù)小結(jié)小結(jié)：當(dāng)當(dāng)G0時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行；時(shí)，反應(yīng)不自發(fā)進(jìn)行；當(dāng)當(dāng)G=0時(shí)，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)G=H - T S1 1、 下列說(shuō)法中正確的是（下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的

15、，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B.B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變C.C.熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)D.D.非自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都不能實(shí)現(xiàn)非自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都不能實(shí)現(xiàn)C2、以下自發(fā)反應(yīng)可用焓判據(jù)來(lái)解釋的是、以下自發(fā)反應(yīng)可用焓判據(jù)來(lái)解釋的是( )A、硝酸銨自發(fā)地溶于水硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD課堂練習(xí)課堂練習(xí)3、高溫時(shí)空氣中的高溫時(shí)空氣中的N2和和O2會(huì)反應(yīng)生成會(huì)反應(yīng)生成NO而污染大氣：而污染大氣：N2(g)O2(g)=2NO(g)。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明在。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明在1200的條件下，的條件下，此反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行？估算自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是多少？此反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行？估算自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是多少？已知：該反應(yīng)的已知：該反應(yīng)的H180.50 kJmol1；S24.77 Jmol1K