化學反應(yīng)的方向 【 備課精講精研 】高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

第三節(jié)化學反應(yīng)的方向第二章化學反應(yīng)速率與化學平衡[學習目標]1.了解自發(fā)反應(yīng)和非自發(fā)反應(yīng)的含義，能結(jié)合具體事例說明反應(yīng)自發(fā)進行的方向性。2.了解焓變和熵變對化學反應(yīng)方向的影響，利用焓變和熵變綜合判斷化學反應(yīng)進行的方向(重、難點)?；瘜W必修第一冊人民教育出版社化學必修第二冊人民教育出版社新課引入自然界中的自發(fā)過程一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)1.自發(fā)過程(1)含義：一定條件下，不借助外力就可自發(fā)進行的過程(2)特點①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)②在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向(無序體系更加穩(wěn)定)(3)非自發(fā)過程：一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進行的過程哪些化學反應(yīng)可自發(fā)進行？如何判斷化學反應(yīng)自發(fā)進行的方向？金屬生銹、食物腐敗思考討論一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)2.自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在給定的條件下，無需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動進行

的反應(yīng)

如鋼鐵生銹(2)非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應(yīng)3.應(yīng)用(1)自發(fā)反應(yīng)可被用來做“有用功”。

如H2的燃燒可設(shè)計成燃料電池(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。

如電解水思考交流1.下列過程中屬于自發(fā)過程的是____________(填序號)。①銨鹽的溶解②燒堿與鹽酸反應(yīng)③Zn與稀H2SO4反應(yīng)④將地下水抽至地面⑤Mg在空氣中燃燒⑥鋁熱反應(yīng)⑦墨水在水中的擴散⑧電解熔融的氯化鈉①②③⑤⑥⑦需持續(xù)做功直流電作用下(1)自發(fā)反應(yīng)不需要任何條件就能發(fā)生嗎？也需要一定條件引發(fā)反應(yīng)，一旦反應(yīng)后即可自發(fā)進行。(2)非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生嗎？在一定條件下能發(fā)生。一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)反思歸納對自發(fā)反應(yīng)中“一定條件”的理解(1)包括能加快化學反應(yīng)速率的條件，如“攪拌、研磨”等。(2)包括反應(yīng)開始時需要、開始后就不再需要的條件，如“點燃、光照、加熱、高溫”等。一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)

放<放<能19世紀，有人認為放熱反應(yīng)可以自發(fā)進行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎？請舉例說明。1.焓變與化學反應(yīng)的方向分析下列反應(yīng)進行的方向與ΔH之間的關(guān)系。(3)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng)為____熱反應(yīng)，常溫下____自發(fā)進行。(4)2N2O5(g)?4NO2(g)＋O2(g)該反應(yīng)是____熱反應(yīng)，ΔH____0，____自發(fā)進行。吸能吸>能多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進行的，有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行，只用放熱或者吸熱(ΔH)判斷反應(yīng)是否自發(fā)是不全面的。1.焓變與化學反應(yīng)的方向歸納總結(jié)二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)2.熵變與化學反應(yīng)的方向固體硝酸銨、氫氧化鈉、氯化鈉和蔗糖都能溶于水，是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行？硝酸銨的溶解氫氧化鈉的溶解蔗糖的溶解氯化鈉的溶解ΔH>0ΔH<0焓變微乎其微是熱效應(yīng)嗎？顯然決定因素不是熱效應(yīng)有序程度降低，無序程度增大。用什么物理量來描述體系的無序程度？二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)(1)概念熵——用來度量體系混亂程度的物理量。符號S

熵變——生成物與反應(yīng)物的熵值之差。符號ΔSS(水)：69.9J

mol-1K-1S(冰)

：47.9J

mol-1K-1S(水蒸氣)：188.7J

mol-1K-1(2)熵值大?、袤w系的熵值：體系的混亂程度越大，體系的熵值就越大。②同一物質(zhì)的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同。2.熵變與化學反應(yīng)的方向二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)2.熵變與化學反應(yīng)的方向(3)熵變與化學反應(yīng)進行方向的關(guān)系體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，

即ΔS>0。那么熵減，ΔS<0的反應(yīng)就一定不能自發(fā)嗎？交流討論2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)

4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)以上反應(yīng)可自發(fā)進行ΔS<0ΔS<0二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)2.熵變與化學反應(yīng)的方向①自發(fā)進行的化學反應(yīng)大多是熵增加的反應(yīng)；

有些熵減小的化學反應(yīng)也能自發(fā)進行。

不能只根據(jù)熵增或熵減來判斷化學反應(yīng)進行的方向。②與環(huán)境既沒有物質(zhì)交換也沒有能量交換的孤立體系或絕熱體系，

自發(fā)過程總向著熵增加的方向進行。(3)熵變與化學反應(yīng)進行方向的關(guān)系歸納總結(jié)二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)2.熵變與化學反應(yīng)的方向思考交流(1)反應(yīng)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS____(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常溫下___(填“能”或“不能”，下同)自發(fā)進行。(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)該反應(yīng)的ΔS____0，常溫下_____自發(fā)進行。(3)自發(fā)反應(yīng)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS____0。(4)二氧化碳通入澄清的石灰水的反應(yīng)Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)____自發(fā)進行。其ΔS____0。>能>能<能<焓變和熵變都不能單獨作為判斷反應(yīng)自發(fā)進行方向的依據(jù)。要判斷反應(yīng)自發(fā)進行的方向，必須綜合考慮焓變和熵變。二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)拓展?視野

吉布斯自由能（符號G）的定義式為G=H-TS。ΔG為反應(yīng)的吉布斯自由能變ΔG＝ΔH－TΔS，表示的是一個封閉體系在等溫、等壓條件下做最大非體積功的能力。在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，反應(yīng)的方向可依據(jù)ΔG來判斷。ΔG<0，反應(yīng)正向能自發(fā)進行ΔG=0，反應(yīng)到達平衡狀態(tài)ΔG>0，反應(yīng)正向不能自發(fā)進行二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)3.自由能與化學反應(yīng)的方向(1)自由能：

ΔG＝ΔH－TΔS

(ΔG單位:kJ·mol－1；T:開爾文溫度，單位K)ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)。(2)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系

化學反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡。①當ΔG＜0時，反應(yīng)能自發(fā)進行；②當ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；③當ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)化學反應(yīng)方向的判斷方法歸納提升類型ΔHΔSΔG反應(yīng)的自發(fā)性1<0>0<0一定能自發(fā)2>0<0>0一定不能自發(fā)3<0<0正負決定于溫度低溫能自發(fā)4>0>0高溫能自發(fā)二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)思考交流1.正誤判斷(1)在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應(yīng)進行的方向(2)自由能變化ΔG＜0的化學反應(yīng)一定能迅速發(fā)生(3)由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù)，將更適合于所有的過程××√2.查閱資料可知2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.8kJ·mol－1、ΔS＝－197.5J·mol－1·K－1。試著分析該反應(yīng)室溫(298K)下能否自發(fā)進行？該反應(yīng)室溫時，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9kJ·mol－1<0，能自發(fā)進行。二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)思考交流3.已知在100kPa、298.15K時，石灰石發(fā)生分解反應(yīng)：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＝＋178.3kJ·mol－1

ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，則(1)該反應(yīng)_____(填“能”或“不能”)正向自發(fā)進行。(2)若溫度能決定反應(yīng)方向，則該反應(yīng)正向自發(fā)進行的最低溫度為_________。ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·mol－1·K－1＞0不能1111.6K二、化學反應(yīng)進行方向的判據(jù)自我測試1.(2021·浙江6月選考，17)相同溫度和壓強下，關(guān)于物質(zhì)熵的大小比較，合理的是A.1molCH4(g)<1molH2(g)B.1molH2O(g)<2molH2O(g)C.1molH2O(s)>1molH2O(l)D.1molC(s，金剛石)>1molC(s，石墨)√2.下列判斷正確的是A.一定溫度下，反應(yīng)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自發(fā)進行，該反應(yīng)的ΔH<0B.反應(yīng)4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常溫下可自發(fā)進行，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C.反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0D.2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行，則該反應(yīng)

的ΔH>0自我測試√ΔS<0ΔH－TΔS<0自發(fā)ΔS<0ΔH<0放熱反應(yīng)ΔS<0ΔS<0ΔH<0自我測試3.在低溫條件下，下列過程能自發(fā)進行的是A.Na―→Na＋＋e－B.H2O(g)―→H2O(l)C.NH4Cl―→NH3↑＋HCl↑D.Cu＋H2SO4―→CuSO4＋H2↑√失電子，吸收能量的過程，低溫下不能自發(fā)進行ΔH＜0、ΔS<0，低溫，ΔH－TΔS<0，能自發(fā)進行ΔH＞0、ΔS＞0，低溫下，ΔH－TΔS>0，不能自發(fā)進行銅不能與稀硫酸反應(yīng)自我測試4.在化學反應(yīng)A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)

ΔH＝QkJ·