2.1.1化學反應的方向 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)資源轉化的任務？從結構、化合價、物質類別的角度分析，設計利用CO2可能合成其他物質的反應。任務一：原料：氫氣、二氧化碳產品：甲醇、二甲醚、甲酸等面對一個陌生的反應，如何判斷這個反應能否實現(xiàn)？任務二：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：高能向低能轉化一定條件下不借助外部力量就能夠進行的反應。自發(fā)反應燃燒反應、酸堿中和反應、活潑金屬與酸或水的反應、鐵生銹……自發(fā)反應(1)氫氣和氧氣反應：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol(2)酸堿中和反應：NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol(3)金屬與酸或水的反應：2Na(s)+2H2O(l)=2NaCl(aq)+H2(g)△H=-368kJ/mol共同點：放熱反應，△H＜0，高能向低能轉化01化學反應有自發(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的熱效應來解釋化學反應的方向性，認為決定化學反應能否自發(fā)進行的因素是反應熱：放熱反應可以自發(fā)進行，而吸熱反應則不能自發(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實驗現(xiàn)象化學方程式結論Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2OBa(OH)2·8H2O與氯化銨晶體的反應【實驗探究】Ba(OH)2·8H2O與氯化銨晶體的反應實驗現(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結論吸熱反應，自發(fā)反應結論：焓變（△H）是決定反應能否自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。吸熱的自發(fā)反應八水合氫氧化鋇與氯化銨反應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：從有序到無序轉化為了解釋以上這一類與能量狀態(tài)高低無關的過程的自發(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：物質的混亂度：體系混亂度越大，熵值越大物質的存在狀態(tài)：同一物質S(g)＞S(l)＞S(s)反應熵變：△S=S(生成物)-S(反應物)當S(生成物)＞S(反應物)時，△S＞0；熵增；當S(生成物)＜S(反應物)時，△S＜0；熵減。觀察總結下列自發(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，化學反應有自發(fā)向熵增方向進行的傾向（即△S＞0），這一經驗規(guī)律叫做熵增原理。熵判據(jù)【演示實驗】魔術：點水成冰-10攝氏度的液態(tài)水會自動結為固態(tài)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)結論：只根據(jù)熵變來判斷反應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

1878年，美國科學家吉布斯在大量理論研究的基礎上，結合焓判據(jù)和熵判據(jù)，提出等溫、等壓下化學反應方向的復合判據(jù)——吉布斯自由能。吉布斯（美國）G03復合判據(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，反應達到平衡溫度與反應方向的關系示意圖△H＜0△S＞0任何溫度下反應自發(fā)進行△H△S△H＞0△S＞0高溫下反應自發(fā)進行△H＜0△S＜0低溫下反應自發(fā)進行△H＞0△S＜0任何溫度下反應不能自發(fā)進行【探究】有人利用二氧化碳和氫氣設計如下反應，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。判斷各反應能否自發(fā)進行。任務三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設計反應，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計如下反應，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。①2CO2(g)+4H2(g)=C2H5OH(l)+H2O(l)△H=-49.0kJ/mol；任務三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設計反應，助力達到碳達峰、碳中和的目標。△H<0,△G<0,低溫自發(fā)△S<0【探究】有人利用二氧化碳和氫氣設計如下反應，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。②CO2(g)+H2(g)=HCOOH(l)△H=+30.9kJ/mol；任務三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設計反應，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計如下反應，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。③2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(l)+3H2O(l)△H=-122.5kJ/mol。任務三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設計反應，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。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計如下反應，分別用來合成甲醇、甲酸、甲醚。②CO2(g)+H2(g)=HCOOH(l)△H=+30.9kJ/mol；任務三：利用可再生氫氣和二氧化碳為原料設計反應，助力達到碳達峰、碳中和的目標?！鱃＞0,任何溫度不自發(fā)資料：已知HCOOH與氨水、NaOH、甲醇的酯化反應均為放熱反應?！咎骄俊坑腥死枚?/p>