2.2.1化学反应的方向和与限度课件高二上学期化学苏教版选择性必修1

专题2化学反应速率与化学平衡第二单元

化学反应的方向和限度2.2.1化学反应的方向核心素养目标科学态度与社会责任：认识反应方向研究对化工生产（如节能减排）和环境保护（如污染物降解）的意义，培养严谨求实的科学态度。证据推理与模型认知：运用该模型解释生活实例，实现知识迁移。宏观辨识与微观探析：通过分析不同状态物质的熵值差异，理解熵增原理在宏观过程中的体现。教学重难点重点理解自发过程的方向性和自发反应的条件。掌握焓变和熵变的概念，及熵增原理。运用ΔH-TΔS判断反应方向，明确当ΔH-TΔS＜0时反应可自发进行。难点区分熵增过程的本质是体系混乱度增大，避免与焓变概念混淆。理解温度对反应方向的影响，能结合ΔH和ΔS的符号判断不同温度下的反应可行性。明确反应自发性仅指方向可能性，与反应快慢课前导入生活中有些现象看似“理所当然”——热咖啡自动变凉、香水味扩散到整个房间、石头落水下沉，这些过程为何总是单向进行？19世纪，科学家发现了隐藏在背后的“自然法则”：自发过程总是趋向能量降低或混乱度增大。比如，NH4Cl与Ba(OH)2・8H2O的反应能自发进行，即使它是吸热反应，这背后藏着怎样的科学原理？今天，我们将从“热咖啡变凉”的日常现象出发，解密焓变与熵变如何共同决定反应方向，学会用复合判据判断反应可行性，甚至能为某化工反应设计合适的温度条件！01自发过程和自发反应自发过程自发过程是指在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。与自然界中的许多变化一样，化学反应具有方向性。许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。例如，把锌片插入硫酸铜溶液时，锌从硫酸铜溶液中置换出铜的反应会自动发生：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu但将铜片插入硫酸锌溶液中却不会自动发生化学反应。自发过程判断下列反应在室温下能否自动进行，如能自动进行，请写出相应的化学方程式。①水分解成氢气和氧气的反应：不能自动进行②氯气与溴化钾溶液的反应：Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2③乙烯与溴单质的四氯化碳溶液的反应：CH2=CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br④氮气和氧气生成一氧化氮的反应：不能自动进行自发反应→概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。→特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。【注意事项】(1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。(2)非自发反应在一定条件下也能发生。(3)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。反应焓变与反应方向下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的可能原因吗？①C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－2217.5kJ·mol－1②2Na(s)＋Cl2(g)=2NaCl(s)

ΔH＝－822kJ·mol－1③4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)

ΔH＝－1648.4kJ·mol－1④H2(g)＋F2(g)=2HF(g)

ΔH＝－546.6kJ·mol－1上述反应表明，在恒压下，有些自发进行的化学反应是放热的（ΔH＜0）。但事实也证明，有些能自发进行的化学反应却是吸热的（ΔH＞0）。02化学反应进行方向的判据实验探究自发反应的可能原因向干燥的锥形瓶中加入约20gNH4Cl晶体。在一小木板上洒少量水，将锥形瓶放在木板上。再向其中加入约40g氢氧化钡晶体［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。片刻后拿起锥形瓶，观察实验现象。氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应实验探究自发反应的可能原因实验现象与结论→实验现象：锥形瓶和木板因水结冰粘在了一起。→实验结论：该反应能自发进行，且为吸热反应。由实验可知，氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是一个吸热反应，该反应在常温下就能自发进行。我们熟悉的碳酸钙的分解也需吸收大量的热，该反应在高温下能自发进行。因此，考察化学反应能否自发进行，不能仅用放热（ΔH＜0）或吸热（ΔH＞0）作为判断依据。反应熵变与反应方向

这些反应能自发进行的可能原因：体系的混乱度增大。熵→概念：熵是衡量一个体系混乱度的物理量。符号：S。→特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。→影响因素：a．同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。b．相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。c．S(混合物)>S(纯净物)。熵变→定义：反应前后体系熵值的变化，符号：ΔS。→熵增或熵减的判断：a．物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增大的过程。b．气态物质物质的量增大的反应，通常ΔS>0，是熵增大的反应。c．气态物质物质的量减小的反应，通常ΔS<0，是熵减小的反应。学以致用根据你已有的知识和经验，判断下列过程的熵变大于零，还是小于零。（1）H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)（2）2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(g)熵变大于零。原因：物质从固态变为液态，再变为气态，分子的无序程度逐渐增加，混乱度增大，所以熵变大于零。熵变大于零。原因：反应前为固态物质，反应后生成了气态的CO2和H2O，体系的混乱度增大，熵变大于零。学以致用（3）NaOH(s)=Na＋(aq)＋OH－(aq)

熵变大于零。原因：固态物质变为离子状态分散在溶液中，混乱度增大，熵变大于零。熵变小于零。原因：反应前是分子的气体，反应后变为分子的气体，体系的混乱度减小，熵变小于零。学以致用已知下列热化学方程式：（1）Ag＋(aq)＋Cl－(aq)=AgCl(s)ΔH＝－51.1kJ·mol－1（2）K(s)＋H2O(l)=K＋(aq)＋OH－(aq)＋1/2H2(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1（3）2Mg(s)＋O2(g)=2MgO(s)ΔH＝－1203.2kJ·mol－1根据你所学的知识，分析图所示的变化是否能自发进行。这些变化过程的焓变和熵变大于0还是小于0？将你的结论填入表中学以致用变化能否自发焓变(ΔH)熵变(ΔS)CO2(s)→CO2(g)能ΔH＞0ΔS＞02Mg(s)＋O2(g)=2MgO(s)能ΔH＜0ΔS＜0K(s)＋H2O(l)=K＋(aq)＋OH－(aq)＋H2(g)能ΔH＜0ΔS＞0Ag＋(aq)＋Cl－(aq)=AgCl(s)能ΔH＜0ΔS＜0反应进行方向复合判据体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。①ΔH-TΔS<0

反应能自发进行②ΔH-TΔS=0

反应达到平衡状态③ΔH-TΔS>0

反应不能自发进行因此①当ΔH＜0，ΔS＞0时，反应一定能自发进行。②当ΔH＞0，ΔS＜0时，反应一定不能自发进行。③当ΔH＞0、ΔS＞0或ΔH＜0、ΔS＜0时，反应是否能自发进行与反应的温度有关对反应自发性的理解①ΔH-TΔS只能应用于温度、压强一定的条件下的化学反应，不能用于其他条件。②过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。③在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰的体系。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如高温下石灰石分解，高温高压下石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程本质仍然是非自发的。④反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解是非自发的，但在1273K时，这一反应是自发的。03课堂小结04课堂练习1．下列关于自发过程的叙述正确的是(

)A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程C2．下列说法不正确的是(

)A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行B．某吸热反应能自发进行，则该反应是熵增反应C．碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应C3．下列叙述不正确的是(

)A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行D4