人教版高中化學(xué)選擇性必修1第二章第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向基礎(chǔ)課課件

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向(基礎(chǔ)課)第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡素養(yǎng)目標(biāo)1．知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的。2．知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變的關(guān)系。3．能結(jié)合具體事例說(shuō)明反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向性。舊知回顧知識(shí)點(diǎn)一自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)1．自發(fā)過(guò)程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。例如高山流水、自由落體。(2)特點(diǎn)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(duì)外部做功或釋放熱量)。②在密閉條件下，體系有從______自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)開_____的傾向(無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。(3)非自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，需持續(xù)借助______才能進(jìn)行的過(guò)程。2．自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在給定的條件下，無(wú)須外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。例如鋼鐵生銹。(2)非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。有序無(wú)序外力3．應(yīng)用(1)自發(fā)反應(yīng)可被用來(lái)做“有用功”。例如H2的燃燒可設(shè)計(jì)成燃料電池。(2)非自發(fā)過(guò)程要想發(fā)生，必須對(duì)它做功。例如通電將H2O分解為H2和O2。

提示：(1)自發(fā)反應(yīng)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(jìn)行。(2)非自發(fā)反應(yīng)也能在一定條件下發(fā)生。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)在一定條件下，不用借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程是自發(fā)過(guò)程。

(

)(2)自發(fā)過(guò)程不需任何條件就能發(fā)生。 (

)(3)室溫下冰變成水屬于自發(fā)過(guò)程。 (

)(4)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)速率一定很大。 (

)√×√×2．下列關(guān)于自發(fā)反應(yīng)的敘述中，正確的是(

)A．自發(fā)反應(yīng)的逆反應(yīng)在相同條件下也必定是自發(fā)的B．鐵在潮濕的空氣中生銹屬于非自發(fā)反應(yīng)C．自發(fā)過(guò)程可以是物理過(guò)程，不一定是自發(fā)反應(yīng)，而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過(guò)程D．自發(fā)反應(yīng)與外界條件無(wú)關(guān)√C

[A.自發(fā)反應(yīng)的逆反應(yīng)在相同條件下為非自發(fā)反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B.鐵的生銹為放熱反應(yīng)，屬于自發(fā)反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C.自發(fā)過(guò)程包括自發(fā)化學(xué)反應(yīng)和自發(fā)物理過(guò)程，C正確；D.自發(fā)反應(yīng)受溫度等外界條件影響，D錯(cuò)誤。]題后歸納

自發(fā)過(guò)程的判斷(1)根據(jù)條件判斷：不是看是否需要條件，而是看是否需要持續(xù)施加外力(如加熱等)。(2)根據(jù)其逆向過(guò)程是否自發(fā)判斷：若逆向過(guò)程自發(fā)，則正向過(guò)程一定不自發(fā)；若逆向過(guò)程不自發(fā)，則正向過(guò)程一定自發(fā)。知識(shí)點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)1．焓變與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量______，因此具有______進(jìn)行的傾向，科學(xué)家提出用焓變(能量變化)來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，這就是焓判據(jù)(能量判據(jù))。降低自發(fā)(2)焓變與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的關(guān)系①多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的。例如燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)等。②有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋109.8kJ·mol-1和NaHCO3(s)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)

ΔH＝＋31.4kJ·mol-1結(jié)論：只用焓判據(jù)判斷反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行不全面。2．熵變與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)熵、熵變的概念(2)熵值大?、袤w系的熵值：體系的__________越大，體系的熵值就______。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。(3)熵判據(jù)體系有自發(fā)地向混亂度______(即______)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，因此可用熵變來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向?；靵y程度越大＞＞增加熵增(4)熵變與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的關(guān)系①許多熵增的反應(yīng)是自發(fā)的(多是氣體分子數(shù)目增多的反應(yīng))，如：Fe(s)＋H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋H2(g)；2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)②有些熵減的反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，如：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)；4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)結(jié)論：只用熵判據(jù)判斷反應(yīng)是否自發(fā)不全面。3．自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)自由能符號(hào)為___，單位為____________。(2)復(fù)合判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；ΔG＝ΔH－TΔS＝0時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；ΔG＝ΔH－TΔS>0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。GkJ·mol-1類型ΔHΔSΔH—TΔS反應(yīng)的自發(fā)性1<0>0ΔG<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行2>0<0ΔG>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行3<0<0ΔG的正負(fù)決定于溫度低溫能自發(fā)進(jìn)行4>0>0高溫能自發(fā)進(jìn)行[教材·資料卡片]在等溫、等壓條件下的封閉體系中(不考慮體積變化做功以外的其他功)，自由能(符號(hào)為G，單位為kJ·mol-1)的變化綜合反映了體系的焓變和熵變對(duì)自發(fā)過(guò)程的影響：ΔG＝ΔH－TΔS。這時(shí)，化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到體系達(dá)到平衡。

1．上述反應(yīng)中，ΔS＞0的是哪些反應(yīng)？[提示]

(3)(4)(6)。2．(1)(2)(5)反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是什么？[提示]

放熱反應(yīng)、ΔH＜0。3．(3)(4)(6)反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是什么？[提示]

熵增、ΔS＞0。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)放熱反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。

(

)(2)O2轉(zhuǎn)化變?yōu)镺3時(shí)，熵減小。

(

)(3)熵增的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。

(

)(4)合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH<0，高溫有利于其自發(fā)進(jìn)行。

(

)(5)由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。

(

)×√××√2．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．ΔH＜0，ΔS＞0的反應(yīng)在溫度低時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行B．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(s)??Mg(s)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0C．反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＜0D．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)

ΔH＝＋185.57kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向√A

[根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS判斷，對(duì)于ΔH＜0，ΔS＞0的反應(yīng)，在任何溫度時(shí)，ΔG＜0，反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤；反應(yīng)MgCl2(s)??Mg(s)＋Cl2(g)為分解反應(yīng)，故為吸熱反應(yīng)，則ΔH＞0，反應(yīng)物無(wú)氣體，生成物有氣體，則ΔS＞0,B正確；反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)的ΔS＜0，在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則ΔG＝ΔH－TΔS＜0，則該反應(yīng)的ΔH＜0,C正確；該反應(yīng)的ΔH＞0，由于該反應(yīng)是固體反應(yīng)物生成氣體，ΔS＞0，則該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向，D正確。]隨堂評(píng)估·知能落實(shí)1．下列過(guò)程的方向能用焓判據(jù)判斷的是(

)A．濕的衣服經(jīng)過(guò)晾曬變干B．硝酸銨溶于水C．水蒸氣凝結(jié)成水D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＞0√243題號(hào)15C

[濕的衣服晾曬變干是衣服中的水吸收能量變?yōu)樗魵獾倪^(guò)程，不能用焓判據(jù)判斷；硝酸銨溶于水為熵增加的過(guò)程，不能用焓判據(jù)判斷；水蒸氣凝結(jié)成水放出熱量，可用焓判據(jù)判斷；CaCO3分解為吸熱反應(yīng)，不能用焓判據(jù)判斷。]2．相同溫度和壓強(qiáng)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)√243題號(hào)15B

[熵的大小反映體系的混亂程度，粒子之間無(wú)規(guī)則排列的程度越大，熵越大。同溫同壓下，狀態(tài)相同的等物質(zhì)的量物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，混亂程度越大，即熵越大，故1molCH4(g)的熵大于1molH2(g)的熵，A錯(cuò)誤；相同條件下的同種物質(zhì)，物質(zhì)的量越大，熵越大，故1molH2O(g)的熵小于2molH2O(g)的熵，B正確；不同狀態(tài)的同種物質(zhì)的熵：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)，C錯(cuò)誤；物質(zhì)的量相同的條件下，金剛石的熵小于石墨的熵，D錯(cuò)誤。]243題號(hào)15

√243題號(hào)15D

[冰凍的衣服晾干為H2O(s)―→H2O(g)，該過(guò)程的ΔH＞0，ΔS＞0，D項(xiàng)符合題意。]4．汽車尾氣(含烴類、CO、NO與SO2等)是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，使NO與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無(wú)毒氣體，其反應(yīng)原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．該反應(yīng)是熵增大的反應(yīng)B．該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，因此需要合適的催化劑C．該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，催化劑條件只是加快反應(yīng)的速率D．該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，因?yàn)檎磻?yīng)是吸熱反應(yīng)243題號(hào)15√C

[只使用催化劑可使尾氣發(fā)生轉(zhuǎn)化，故此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。因該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，故熵減小。因熵減小不利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行的原因是反應(yīng)放熱。]243題號(hào)155．回答下列問(wèn)題：(1)用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，該反應(yīng)的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，ΔS_______(填“＞”“<”或“＝”)0，在低溫下，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。(2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學(xué)方程式為2NO＋2CO===