2.3化学反应的方向+课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.3化学反应的方向化学反应原理的研究，主要包括三个方面：反应进行的快慢（化学反应速率）反应进行的限度（化学平衡）反应进行的方向在科研与生产中，如果需要实现某些物质的转化，或者合成新物质，人们如何确定所设计的化学反应是可能实现的呢？例如，汽车尾气带来严重的环境污染，科学家们创造性地设计了新反应：

如何判断这一方案可行？需要什么样的理论依据？你是否发现，生活中和自然界中，有许多自然而然就发生的事情？高山流水墨水扩散冰川融化热水变凉钢铁生锈自发过程1.自发过程在一定条件(T、P)下，不需要外力作用就能自动进行的过程外力作用一般指的是：光照、通电等；

而加热、点燃、高温都是为了达到某一反应温度，

属于一定温度范畴，不属于外力作用(1)实例：高山流水，自由落体，冰雪融化，热水变凉(2)特点：②有序状态

无序状态①高能

低能密闭条件下转化为对外做功或放热2.非自发过程在一定条件(T、P)下，需要持续借助外力作用才能进行的过程自发过程【特别提醒】(1)在一定条件下如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的(2)“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发”(3)过程的“自发性”只是一种发生的趋势，并不代表实际发生，如果要发生，需要具备一定的条件；“非自发”也不代表不能发生100°C的沸水室温的凉水自发非自发冬天水结冰自发春天冰融水自发处于高水位的水有向低处流动的趋势，但是现在被大坝拦截，此过程并没有实际发生，但是有发生的趋势自发过程3.自发反应并在给定的条件下，可以自发进行到显著程度在一定条件(T、P)下，不需要外力作用(光能，电能等)就能自动进行的化学反应。注意：变化过程涉及的温度、压强、点燃、使用催化剂等基本条件，

不属于外力作用，4.非自发反应在一定条件(T、P)下，需要持续借助外力作用(光能，电能)才能进行的化学反应注意：自发反应具有方向性，即在一定条件下反应的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行。【思考】观察下列能够自发进行的化学反应，它们的共同特征是什么？为什么能够自发进行呢？你能够得出什么结论？C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H

=-2217.5kJ·mol-1自发反应2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-822kJ·mol-12H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H=+484kJ·mol-1自发反应非自发反应4Fe(s)+3O2(g)=Fe2O3(s)

△H=-1648.4kJ·mol-1自发反应Cu(s)+H2SO4(aq)=CuSO4(aq)+H2(g)△H

=+1341kJ·mol-1非自发反应自发的化学反应的共同点——放热反应

反应自发性的判断依据——焓判据反应进行方向的能量判据——焓判据实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应ΔH＜0自发反应的体系趋向于从高能状态转变为低能状态使体系能量降低，能量越低越稳定因此——放热反应(△H<0)，是有利于反应自发进行的条件即

△H＜0的反应有自发进行的倾向【思考】所有自发进行的反应都是放热的吗？在19世纪，一些化学家认为，决定反应能否自发进行的因素是反应热，放热反应可以自发进行，而吸热反应不能自发进行。吸热反应都不能自发进行吗?室温下能自发进行的吸热反应:2NH4Cl(s)+Ba(OH)2

·8H2O(s)

=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)NaHCO3(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g)较高温度下能自发进行的吸热反应:NH4Br(s)=NH3(g)+HBr(g)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)焓减有利于反应自发进行，但不是唯一的影响因素。科学家发现，有这样一类自发过程：如火柴散落、气体混合、墨水扩散、溶质溶解、、、这一类自发过程与能量变化无关，也同样不需借助外力作用这些过程都是自发地从混乱度小（有序）向混乱度大（无序）的方向进行与“有序”相比，“无序”的体系更加稳定反应自发性的判断依据——熵判据1.熵用来描述体系混乱(无序)程度的物理量克劳修斯

(德国)符号：S单位：J·mol-1·K-1体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小2.熵的影响因素①物质的种类：同一条件下，不同物质的组成和结构越复杂、物质种类越多

→

熵值越大②物质的状态：对于同一物质，物质的量相等时，其熵值大小的关系为

S(g)

>>

S(l)

>

S(s)③物质的量：同一状态的同一物质，熵值还与物质的量成正比

物质的量越大

→

粒子数越多

→

熵值越大反应自发性的判断依据——熵判据3.熵变发生化学反应时，物质熵的变化成为熵变，符号为ΔS△S=S产物－S反应物＞0熵增，混乱度增大＜0熵减，混乱度减小4.熵增原理——熵判据

在与外界隔离的体系中，体系有自发向混乱度增加的方向变化的倾向，即：体系趋向于从有序状态转变为无序状态。(熵增ΔS＞0)ΔS>0，有利于反应自发进行，ΔS越大越有利于课堂练习【课本】P452.在下列的变化中，体系的熵将发生怎样的变化？(1)冰熔化(2)水蒸气冷凝(3)蔗糖在水中的溶解(4)HCl(g)+NH3(g)==NH4Cl(s)△S＞0△S＜0△S＞0△S＜0【思考】是否所有自发反应都是熵增的呢？Fe(OH)2(s)+O2(g)+H2O

(l)＝Fe(OH)3(s)2NO

(g)+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g)

有些熵减的过程也可自发进行，即ΔS＜0结论：ΔS>0，有利于反应自发进行，自发反应不一定要ΔS>0

熵变是反应能否自发进行一个因素，但不是唯一因素【小结】反应进行方向的判断依据焓判据——(但有些吸热反应也能自发进行)焓减，即反应放热(△H<0)，有利于反应自发进行熵判据——(但有些熵减反应也能自发进行)熵增，即混乱度增大(△S

＞0)，有利于反应自发进行结论：判断化学反应是否能够自发进行必须综合考虑体系的焓变和熵变反应自发性的复合判据1876年，吉布斯(美)提出自由能变化ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小(ΔG<0)的方向进行，直至达到平衡。约西亚·威拉德·吉布斯1.吉布斯自由能变化符号：ΔG，单位：kJ·mol－1ΔG

=ΔH

－TΔS

自由能变化综合反映了体系焓变和熵变对自发过程的影响2.反应进行方向的判断①当ΔG＜0时②当ΔG＝0时③当ΔG＞0时反应能自发进行反应处于平衡状态反应不能自发进行注：T为热力学温度，单位K；T=t+273.15；(t为摄氏度，单位℃)，T不为负数反应自发性的复合判据情况焓变熵变自由能变化反应能否自发进行①ΔH＜0ΔS＞0

②ΔH＞0ΔS＜0

③ΔH＜0ΔS＜0

④ΔH＞0ΔS＞0

ΔG=ΔH

-

TΔS

3.反应进行方向与温度的关系ΔG＜0能ΔG＞0不能低温ΔG＞0，高温ΔG＜0低温自发，高温不自发低温不自发，高温自发低温ΔG＜0，高温ΔG＞0小小低温、大大高温反应自发性的复合判据②当

G＞0时，反应不能自发进行①当

G＜0，反应自发进行△H△S∆H<0∆S>0所有温度下反应自发进行所有温度下反应不能自发进行∆H>0∆S<0∆H<0∆S<0低温下反应自发进行高温下反应自发进行∆H>0∆S>0△G=△H−T△S课堂练习【课本】P453.水凝结成冰的过程中，其焓变和熵变正确的是（

）A.△H＞0，△S＜0

B.△H＜0，△S＞0C.△H＞0，△S＞0D.△H＜0，△S＜04.下列说法中，正确的是（

）A.冰在室温下自动融化成水，这是熵增过程

B.能够自发进行的反应一定是放热反应C.△H＜0的反应均是自发进行的反应D.能够自发进行的反应一定是熵增的过程DA例3

下列反应在任意温度下一定能自发进行的是(

)。D