2.1.1化學反應(yīng)的方向 課件 高二上學期化學滬科版（2020）選擇性必修1

化學反應(yīng)的方向視頻：碳中和目標下的藍天保衛(wèi)戰(zhàn)如果你是一位科學家，如何利用廉價而豐富的CO2實現(xiàn)資源轉(zhuǎn)化的任務(wù)？從結(jié)構(gòu)、化合價、物質(zhì)類別的角度分析，設(shè)計利用CO2可能合成其他物質(zhì)的反應(yīng)。任務(wù)一：原料：氫氣、二氧化碳產(chǎn)品：甲醇、二甲醚、甲酸等面對一個陌生的反應(yīng)，如何判斷這個反應(yīng)能否實現(xiàn)？任務(wù)二：水往低處流高空降傘自發(fā)過程在一定條件下，不借助外力就能自動進行的過程。共同點：高能向低能轉(zhuǎn)化一定條件下不借助外部力量就能夠進行的反應(yīng)。自發(fā)反應(yīng)燃燒反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、活潑金屬與酸或水的反應(yīng)、鐵生銹……自發(fā)反應(yīng)(1)氫氣和氧氣反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol(2)酸堿中和反應(yīng)：NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol(3)金屬與酸或水的反應(yīng)：2Na(s)+2H2O(l)=2NaCl(aq)+H2(g)△H=-368kJ/mol共同點：放熱反應(yīng)，△H＜0，高能向低能轉(zhuǎn)化01化學反應(yīng)有自發(fā)向放熱方向進行的傾向。（這時體系會對外部做功或釋放熱量，△H＜0）焓判據(jù)19世紀中期，化學家湯姆遜和貝賽羅曾試圖從化學反應(yīng)的熱效應(yīng)來解釋化學反應(yīng)的方向性，認為決定化學反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素是反應(yīng)熱：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?；瘜W史話你認同化學家們的說法嗎？【實驗探究】Ba(OH)2·8H2O與氯化銨晶體的反應(yīng)實驗現(xiàn)象化學方程式結(jié)論Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2OBa(OH)2·8H2O與氯化銨晶體的反應(yīng)【實驗探究】Ba(OH)2·8H2O與氯化銨晶體的反應(yīng)實驗現(xiàn)象混合物變?yōu)楹隣?；試紙變藍；袋子冰涼?；瘜W方程式Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O結(jié)論吸熱反應(yīng)，自發(fā)反應(yīng)結(jié)論：焓變（△H）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。吸熱的自發(fā)反應(yīng)八水合氫氧化鋇與氯化銨反應(yīng)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)

△H=+349.5kJ/molN2O5的分解2N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

△H=+56.7kJ/mol碳酸銨的分解(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9kJ/mol

冰塊的融化色素的擴散吸熱或沒有能量變化的自發(fā)過程跌落的玻璃杯一下子摔碎共同點：從有序到無序轉(zhuǎn)化為了解釋以上這一類與能量狀態(tài)高低無關(guān)的過程的自發(fā)性，1854年，德國物理學家克勞修斯首次提出熵的概念?？藙谛匏梗ǖ聡╈豐熵在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，這種推動體系變化的因素稱作熵。有序無序熵大小判斷：物質(zhì)的混亂度：體系混亂度越大，熵值越大物質(zhì)的存在狀態(tài)：同一物質(zhì)S(g)＞S(l)＞S(s)反應(yīng)熵變：△S=S(生成物)-S(反應(yīng)物)當S(生成物)＞S(反應(yīng)物)時，△S＞0；熵增；當S(生成物)＜S(反應(yīng)物)時，△S＜0；熵減。觀察總結(jié)下列自發(fā)過程熵變的特點1.冰→液態(tài)水→水蒸氣2.氯化鈉晶體溶于水3.N2O5分解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol4.碳酸銨的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

△H=+74.9kJ/mol【探究】△S＞0△S＞0△S＞0△S＞002在孤立體系或絕熱體系中，化學反應(yīng)有自發(fā)向熵增方向進行的傾向（即△S＞0），這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理。熵判據(jù)【演示實驗】魔術(shù)：點水成冰-10攝氏度的液態(tài)水會自動結(jié)為固態(tài)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)結(jié)論：只根據(jù)熵變來判斷反應(yīng)進行的方向也是不全面的?！鱏＜0△S＜0熵減的自發(fā)過程/反應(yīng)

1878年，美國科學家吉布斯在大量理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合焓判據(jù)和熵判據(jù)，提出等溫、等壓下化學反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)——吉布斯自由能。吉布斯（美國）G03復(fù)合判據(jù)吉布斯自由能△G=△H-T△S△G＜0，自發(fā)進行△G＞0，

不能自發(fā)進行△G=0，反應(yīng)達到平衡溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系示意圖△H＜0△S＞0任何溫度下反應(yīng)自發(fā)進行△H△S△H＞0△S＞0高溫下反應(yīng)自發(fā)進行△H＜0△S＜0低溫下反應(yīng)自發(fā)進行△H＞0△S＜0任何溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進行【探究】有人利用二氧化碳和氫氣設(shè)計如下反應(yīng)，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。①2CO2(g)+4H2(g)=C2H5OH(l)+H2O(l)△H=-49.0kJ/mol；②CO2(g)+H2(g)=HCOOH(l)△H=+30.9kJ/mol；③2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(l)+3H2O(l)△H=-122.5kJ/mol。判斷各反應(yīng)能否自發(fā)進行。任務(wù)三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設(shè)計反應(yīng)，助力達到碳達峰、碳中和的目標。［探究］有人利用二氧化碳和氫氣設(shè)計如下反應(yīng)，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。①2CO2(g)+4H2(g)=C2H5OH(l)+H2O(l)△H=-49.0kJ/mol；任務(wù)三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設(shè)計反應(yīng)，助力達到碳達峰、碳中和的目標?！鱄<0,△G<0,低溫自發(fā)△S<0【探究】有人利用二氧化碳和氫氣設(shè)計如下反應(yīng)，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。②CO2(g)+H2(g)=HCOOH(l)△H=+30.9kJ/mol；任務(wù)三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設(shè)計反應(yīng)，助力達到碳達峰、碳中和的目標?！鱄＞0，△G＞0,任何溫度不自發(fā)△S<0【探究】有人利用二氧化碳和氫氣設(shè)計如下反應(yīng)，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。③2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(l)+3H2O(l)△H=-122.5kJ/mol。任務(wù)三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設(shè)計反應(yīng)，助力達到碳達峰、碳中和的目標?！鱄<0，△G＜0,低溫自發(fā)△S<0注意1.在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。2.過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率?！咎骄俊坑腥死枚趸己蜌錃庠O(shè)計如下反應(yīng)，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。②CO2(g)+H2(g)=HCOOH(l)△H=+30.9kJ/mol；任務(wù)三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設(shè)計反應(yīng)，助力達到碳達峰、碳中和的目標。△G＞0,任何溫度不自發(fā)資料：已知HCOOH與氨水、NaOH、甲醇的酯化反應(yīng)均為放熱反應(yīng)?！咎骄俊坑腥死枚?/p>