高中化學 專題2.4 化學反應進行的方向課件 新人教版選修4-新人教版高二選修4化學課件

1、第二章化學反應速率和化學平衡第二章化學反應速率和化學平衡第四節(jié)化學反應進行的方向第四節(jié)化學反應進行的方向知識目標：知識目標：1.通過日常生活中所見所聞以及常見的化學反應，了解放熱反應的自發(fā)性和某些吸熱過程的自發(fā)性。2.通過“有序”和“無序”的對比，引出熵的概念。3.通過日常生活中的見聞，明確根據(jù)反應的焓變和熵變的大小，只能判斷反應自發(fā)進行的可能性，不能決定反應是否一定發(fā)生或反應速率的大小。能力目標：能力目標：1.通過已有知識及日常生活中的見聞，構(gòu)建化學反應方向的判據(jù)。2.學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加式，構(gòu)建新知識。學習重難點學習重難點重點：熵判據(jù)。難點：焓減與熵增與化學反應方向的

2、關(guān)系。自自由由落落體體 1. 1. 自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程行的過程 2. 2. 自發(fā)反應：在給定的一組條件下，一個反應可以自發(fā)自發(fā)反應：在給定的一組條件下，一個反應可以自發(fā)地進行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應。地進行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應。一一. . 化學反應的方向化學反應的方向3.3.非自發(fā)反應非自發(fā)反應 ：在一定條件下，需要外界做功才能進行的反在一定條件下，需要外界做功才能進行的反應。應。4.4.關(guān)系：條件改變，非自發(fā)反應關(guān)系：條件改變，非自發(fā)反應可能可能轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)反應轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)反應1 1、自發(fā)、自發(fā)反應一定

3、能反應一定能自動自動進行，而非自發(fā)反應一定不能發(fā)進行，而非自發(fā)反應一定不能發(fā)生，這句話對嗎？說明理由。生，這句話對嗎？說明理由?！舅伎寂c交流】【思考與交流】【解析解析】不對，某些自發(fā)反應需要在一定條件下才能自不對，某些自發(fā)反應需要在一定條件下才能自動進行，非自發(fā)反應具備了一定條件也能發(fā)生。例如甲動進行，非自發(fā)反應具備了一定條件也能發(fā)生。例如甲烷燃燒是自發(fā)反應，但需要點燃或加熱才能發(fā)生；石灰烷燃燒是自發(fā)反應，但需要點燃或加熱才能發(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，在高石分解為氧化鈣和二氧化碳常溫下為非自發(fā)反應，在高溫下可以發(fā)生。溫下可以發(fā)生。 下列過程和反應屬于自發(fā)進行的是下列

4、過程和反應屬于自發(fā)進行的是 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、鈉與水反應 D. 電動水泵將水由低抽到高處電動水泵將水由低抽到高處 E、氫氣與氧氣點燃生成水、氫氣與氧氣點燃生成水 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)過程：自發(fā)過程：A CE G I J非自發(fā)過程非自發(fā)過程B D F K【思考與交流】【思考與交流】如何判斷一個過程，一個反應能否自發(fā)進行？如何判斷一個過

5、程，一個反應能否自發(fā)進行？二二. . 化學反應進行方向的判斷化學反應進行方向的判斷 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)生的反應有何共同特點？反應有何共同特點？【思維建模】【思維建?！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)？ 日常生活中長期積累的經(jīng)驗而總結(jié)得到一條經(jīng)驗規(guī)律日常生活中長期積累的經(jīng)驗而總結(jié)得到一條經(jīng)驗規(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)（這時體系會對外做功或者釋放熱量態(tài)（這時體系會對外做功或者釋放熱量H 0）。）。結(jié)論：結(jié)論：（1

6、1）放熱反應過程中體系能量降低放熱反應過程中體系能量降低, , 因此具有自發(fā)進行的傾因此具有自發(fā)進行的傾向向。（2）焓減的反應（放熱）一般自發(fā)進行，但也有一些吸熱反焓減的反應（放熱）一般自發(fā)進行，但也有一些吸熱反應能自發(fā)進行。應能自發(fā)進行。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方程式為：、已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為： 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，下列說法正確的是（關(guān)于金剛石與石墨的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是（ ） A.金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進行的過程金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是自發(fā)進行的過程 B.石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進行的過程石墨轉(zhuǎn)化成金剛石是自發(fā)進行的過程 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課堂練習課堂練習只能判斷一定條件下化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關(guān)只能判斷一定條件下化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關(guān)H 0，有利于有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定不一定H 0。

8、條件改變，自發(fā)反應和非自發(fā)反應條件改變，自發(fā)反應和非自發(fā)反應可能可能相互轉(zhuǎn)化（某一條件下的自發(fā)反應在相互轉(zhuǎn)化（某一條件下的自發(fā)反應在另一條件下可能是非自發(fā)反應）如：另一條件下可能是非自發(fā)反應）如：CaO+CO2 = CaCO3；常溫下為自發(fā)反應，高溫條件下其逆反應是自發(fā)反應。；常溫下為自發(fā)反應，高溫條件下其逆反應是自發(fā)反應?！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有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定要有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定要H 0 有利于反應

9、自發(fā)進行有利于反應自發(fā)進行。1、判斷下列反應的熵變、判斷下列反應的熵變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課堂練習2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol 這兩個反應都是吸熱反應，但卻能自發(fā)進行，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 有利于反應自發(fā)進行有利于反應自發(fā)進行,自發(fā)反應不自發(fā)反應不 一定要一定要S 0 . 熵變是反應能否自發(fā)進行一個熵變是反應能否自發(fā)進行一個 因素，但不是唯一因素。因素，但不是唯一因素。 -10的液態(tài)水能自動結(jié)冰成為固態(tài)的液態(tài)水能自動結(jié)冰成為固態(tài), S 0 .【思考與交流】【思考與交流】自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎？因此因此, ,熵判據(jù)判斷過程的方向也是不全面的熵判據(jù)判斷過程的方向也是不全面的3、自由能判據(jù)、自由能判據(jù)正確判斷一個化學反應正確判斷一個化學反應 是否能夠自發(fā)進行，是否能夠自發(fā)進行，必須綜合考慮反應的必須綜合考慮反應的焓變焓變和和

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：符號：G ；單位：單位：Jmol1 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)： 當當G0時，反應不自發(fā)進行時，反應不自發(fā)進行； 當當G=0時，可逆反應到達平衡狀態(tài)。時，可逆反應到達平衡狀態(tài)。1、恒溫恒壓時判斷反應是否能夠自發(fā)進行、恒溫恒壓時判斷反應是否能夠自發(fā)進行 （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、判斷這兩個反應什么條件下自發(fā)進行？、判斷這兩個反應什么條件下自發(fā)進行？（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課堂練習H HS SH0 S0高溫下高溫下反應自發(fā)進行反應自發(fā)進行H0 S0所有溫度下所有溫度下反應不能自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行H0所有溫度下所有溫度下反應自發(fā)進行反應自發(fā)進行H0 S0, S0 ,或或H0 ,S0 時時,反應是否自發(fā)進行與反應是否自發(fā)進行與溫度有關(guān)，一般低溫時焓變影響為主，高溫時，熵變影響為溫度有關(guān)，一般低溫時焓變影響為主，高溫時，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。 過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。否一定會發(fā)生和過程發(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)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實現(xiàn)?？梢詫崿F(xiàn)。【注意注意】H=+56.76 kJ/mol,自發(fā)進行的原因是自發(fā)進行的原因是( )A.是吸熱反應是吸熱反應 B.是放熱反應是放熱反應C.是熵減少的反應是熵減少的反應D.熵增大

14、效應大于能量效應熵增大效應大于能量效應課堂練習課堂練習化學反應進行方向的判據(jù)化學反應進行方向的判據(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自發(fā)。焓減小有利于反應自發(fā)。熵增原理。熵增原理。判據(jù)之一判據(jù)之一、復合判據(jù)：、復合判據(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)：當當G0時，反應不自發(fā)進行；時，反應不自發(fā)進行；當當G=0時，可逆反應到達平衡狀態(tài)時，可逆反應到達平衡狀態(tài)G=H - T S1 1、 下列說法中正確的是（下列說法中正確的是（ ）A.A.凡是放熱反應都是自發(fā)的，吸熱反應都是非自發(fā)的凡是放熱反應都是自發(fā)的

15、，吸熱反應都是非自發(fā)的B.B.自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減小或不變自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減小或不變C.C.熵增加且放熱的反應一定是自發(fā)反應熵增加且放熱的反應一定是自發(fā)反應D.D.非自發(fā)反應在任何條件下都不能實現(xiàn)非自發(fā)反應在任何條件下都不能實現(xiàn)C2、以下自發(fā)反應可用焓判據(jù)來解釋的是、以下自發(fā)反應可用焓判據(jù)來解釋的是( )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課堂練習課堂練習3、高溫時空氣中的高溫時空氣中的N2和和O2會反應生成會反應生成NO而污染大氣：而污染大氣：N2(g)O2(g)=2NO(g)。試通過計算說明在。試通過計算說明在1200的條件下，的條件下，此反應能否正向自發(fā)進行？估算自發(fā)進行的最低溫度是多少？此反應能否正向自發(fā)進行？估算自發(fā)進行的最低溫度是多少？已知：該反應的已知：該反應的H180.50 kJmol1；S24.77 Jmol1K