2.3 化學反應(yīng)的方向 課件 高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

基于真實情境的單元整體教學尋找解決糧食危機的新方法——化學反應(yīng)的方向1909年，哈伯成為第一個從空氣中制造氨氣的科學家，使人類擺脫了依靠天然氮肥的被動局面，加速了世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展，因此獲得1918年瑞典科學院諾貝爾獎N2+3H2

2NH3催化劑高溫、高壓引入情境——糧食危機與合成氨1.哈伯利用N2和H2合成NH3獲得了諾貝爾化學獎，那么你認為哈伯合成氨的方法在工業(yè)生產(chǎn)上有何不足？你能尋找替代合成氨的固氮方法嗎？2.可否采取經(jīng)濟效益、來源更廣的N2(g)+2H2O(g)=2NO(g)+2H2(g)反應(yīng)進行人工固氮，進而獲得氮肥？N2+3H2

2NH3催化劑高溫、高壓思考與討論

探討固氮反應(yīng)尋找判據(jù)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用<100°C的水

=室溫的涼水自發(fā)非自發(fā)自發(fā)過程：在一定條件下，無需持續(xù)外力作用就可以自動發(fā)生的過程。特點：從高能量→低能量探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)冬天水自發(fā)地結(jié)冰夏天水不會自發(fā)結(jié)成冰條件變了，可能由原來的“自發(fā)”變成“非自發(fā)”探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)NO2NO自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下，無需持續(xù)外力作用，即可自動發(fā)生的反應(yīng)。探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)氫氣的燃燒點燃2H2+O2

2H2O2Na+Cl2

2NaCl加熱C6H12O6+O22CO2+6H2O

酶

自發(fā)反應(yīng)也可能需要點燃、加熱或使用催化劑等條件的，目的是克服反應(yīng)中的活化能探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)氫氣的燃燒常見的自發(fā)反應(yīng)放熱反應(yīng)(△H<0)有利于反應(yīng)自發(fā)進行，這一經(jīng)驗規(guī)律就是焓判據(jù)。NO2NO特點：從高能量→低能量探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)1.N2(g)+3H2(g)

?2NH3(g)2.N2(g)+2H2O(g)=2NO(g)+2H2(g)已知：

△H(298K)=-92.2kJ/mol已知：△H(298K)=+751.4kJ/mol是否所有自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)？探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)我認為：所有的自發(fā)反應(yīng)是放熱反應(yīng)活動：學生以正反方形式辯論“是否所有自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)”我認為：不是所有自發(fā)反應(yīng)是放熱反應(yīng)探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)多數(shù)能自發(fā)進行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。但是，有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)。因此，不能僅僅依靠焓變來判斷反應(yīng)是否自發(fā)。探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)反應(yīng)均自發(fā)

德國科學家克勞修斯(R.Clausius)最早提出了另一個推動體系變化的因素，并稱之為“熵”（符號S）的概念。熵(S)：用來描述體系混亂度的值探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)H2Cl2整齊的房間一段時間后總是會變得雜亂無章>>>>NaCl固體溶于水兩種理想氣體的混合可順利自發(fā)進行有序排列的火柴散落時自發(fā)地成為無序排列有序混亂思考：哪邊熵值更大？探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)△S=S(產(chǎn)物）-S(反應(yīng)物）△S>0,熵增反應(yīng)△S<0,熵減反應(yīng)熵判據(jù)：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理(△S>0)。有利于自發(fā)探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)影響熵值大小的因素：a、不同物質(zhì)的熵是

。b、同一物質(zhì)：S高溫

S低溫；S固體

S液體

S氣體

c、同一物質(zhì)的物質(zhì)的量越大，分子數(shù)越多，熵值

。不同><<增大探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)過程/反應(yīng)△S的變化少量的食鹽溶解于水中高溫下，固態(tài)水變成氣態(tài)水2NO(g)+O2(g)====2NO2(g)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

△S<0△S<0

在下列變化中，體系的熵將發(fā)生怎樣的變化？△S>0

△S<0

結(jié)論:ΔS＞0有利于反應(yīng)自發(fā)，但僅用熵判據(jù)判斷是否自發(fā)不全面△S>0

探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)1.N2(g)+3H2(g)

?2NH3(g)2.N2(g)+2H2O(g)=2NO(g)+2H2(g)已知：△S(298K)=-198.2J/(K?mol)已知：△S(298K)=+350.5J/(K?mol)該反應(yīng)是否自發(fā)？△H(298K)=-92.2kJ?mol-1

△H(298K)=+350.5kJ?mol-1

探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)思考與交流：一個化學反應(yīng)能否自發(fā)進行，到底由哪些判據(jù)來決定?化學反應(yīng)的方向

反應(yīng)的焓判據(jù)

反應(yīng)的熵判據(jù)放熱吸熱熵增熵減△H<0(放熱)，△S>0（熵增）有利于反應(yīng)自發(fā)進行合二為一：自由能判據(jù)共同影響探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)自由能判據(jù)：化學反應(yīng)總是向著自由能減?。é<0）的方向進行，直至達到平衡。在等溫、等壓的封閉體系中，?G=?H–T?S

（Ｔ為熱力學溫度，為正值,T=t+273.15K）當ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進行；當ΔG＝0，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；當ΔG>0，反應(yīng)不能自發(fā)進行。探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)△G=△H-T△S

H

S

G反應(yīng)在該狀況下能否自發(fā)進行＜０＞０＞０＜０＞０＞０＜０＜０＜０自發(fā)進行＞０低溫時＞０高溫時＜０低溫時＜０高溫時＞０不自發(fā)進行低溫不自發(fā)高溫自發(fā)低溫自發(fā)高溫不自發(fā)△S△H?H<0?S>0所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進行?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所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進行探討固氮反應(yīng)應(yīng)用判據(jù)遷移應(yīng)用

尋找判據(jù)已知：

△H(298K)=-92.2kJ?mol-1

△S(298K)=-198.2J?mol-1?K-1△G(298K)=△H-T△S=-33.1KJ?mol-1<01.N2(g)+3H2(g)

?2NH3(g)這個反應(yīng)能否自發(fā)進行？△G(298K)=△H-T△S=

646.95kJ/mol>0△G=△H-T△S<0T>2143.79K(1870.64℃)2.N2(g)+2H2O(g)=2NO(g)+2H2(g)△H(298K)=+751.4kJ/mol△S(298K)=+350.5J/(K?mol)探討固氮反應(yīng)尋找判據(jù)遷移應(yīng)用

應(yīng)用判據(jù)如果你再尋找其他的人工固氮反應(yīng)來解決糧食危機，你會思考什么問題？化學反應(yīng)反應(yīng)溫度（℃）△H△S△GN2(g)+3H2(g)?2NH3(g)25N2(g)+O2(g)?2NO(g)25＜０＞０<０<０平衡常數(shù)K4.1×1063.8×10-31<０>０請你設(shè)計一個固氮反應(yīng)，并查找資料