2.2.1化學(xué)反應(yīng)的方向和與限度課件高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版選擇性必修1

專題2化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二單元

化學(xué)反應(yīng)的方向和限度2.2.1化學(xué)反應(yīng)的方向核心素養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)反應(yīng)方向研究對(duì)化工生產(chǎn)（如節(jié)能減排）和環(huán)境保護(hù)（如污染物降解）的意義，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：運(yùn)用該模型解釋生活實(shí)例，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移。宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過分析不同狀態(tài)物質(zhì)的熵值差異，理解熵增原理在宏觀過程中的體現(xiàn)。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)理解自發(fā)過程的方向性和自發(fā)反應(yīng)的條件。掌握焓變和熵變的概念，及熵增原理。運(yùn)用ΔH-TΔS判斷反應(yīng)方向，明確當(dāng)ΔH-TΔS＜0時(shí)反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。難點(diǎn)區(qū)分熵增過程的本質(zhì)是體系混亂度增大，避免與焓變概念混淆。理解溫度對(duì)反應(yīng)方向的影響，能結(jié)合ΔH和ΔS的符號(hào)判斷不同溫度下的反應(yīng)可行性。明確反應(yīng)自發(fā)性僅指方向可能性，與反應(yīng)快慢課前導(dǎo)入生活中有些現(xiàn)象看似“理所當(dāng)然”——熱咖啡自動(dòng)變涼、香水味擴(kuò)散到整個(gè)房間、石頭落水下沉，這些過程為何總是單向進(jìn)行？19世紀(jì)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了隱藏在背后的“自然法則”：自發(fā)過程總是趨向能量降低或混亂度增大。比如，NH4Cl與Ba(OH)2?8H2O的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，即使它是吸熱反應(yīng)，這背后藏著怎樣的科學(xué)原理？今天，我們將從“熱咖啡變涼”的日?，F(xiàn)象出發(fā)，解密焓變與熵變?nèi)绾喂餐瑳Q定反應(yīng)方向，學(xué)會(huì)用復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)可行性，甚至能為某化工反應(yīng)設(shè)計(jì)合適的溫度條件！01自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)自發(fā)過程自發(fā)過程是指在一定條件下，不用借助于外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過程。與自然界中的許多變化一樣，化學(xué)反應(yīng)具有方向性。許多化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行，而其逆反應(yīng)無法自動(dòng)進(jìn)行。例如，把鋅片插入硫酸銅溶液時(shí)，鋅從硫酸銅溶液中置換出銅的反應(yīng)會(huì)自動(dòng)發(fā)生：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu但將銅片插入硫酸鋅溶液中卻不會(huì)自動(dòng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。自發(fā)過程判斷下列反應(yīng)在室溫下能否自動(dòng)進(jìn)行，如能自動(dòng)進(jìn)行，請(qǐng)寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。①水分解成氫氣和氧氣的反應(yīng)：不能自動(dòng)進(jìn)行②氯氣與溴化鉀溶液的反應(yīng)：Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2③乙烯與溴單質(zhì)的四氯化碳溶液的反應(yīng)：CH2=CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br④氮?dú)夂脱鯕馍梢谎趸姆磻?yīng)：不能自動(dòng)進(jìn)行自發(fā)反應(yīng)→概念：在一定條件下能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)，我們稱之為自發(fā)反應(yīng)。一定條件指溫度、光照、催化劑、壓強(qiáng)等條件?！攸c(diǎn)：具有方向性，即許多化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行，而其逆反應(yīng)無法自動(dòng)進(jìn)行?！咀⒁馐马?xiàng)】(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)在一定條件下也能發(fā)生。(3)判斷某反應(yīng)是否自發(fā)，只是判斷反應(yīng)的方向，與是否會(huì)發(fā)生、反應(yīng)的快慢無關(guān)。反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進(jìn)行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因嗎？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上述反應(yīng)表明，在恒壓下，有些自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱的（ΔH＜0）。但事實(shí)也證明，有些能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)卻是吸熱的（ΔH＞0）。02化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)實(shí)驗(yàn)探究自發(fā)反應(yīng)的可能原因向干燥的錐形瓶中加入約20gNH4Cl晶體。在一小木板上灑少量水，將錐形瓶放在木板上。再向其中加入約40g氫氧化鋇晶體［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒將固體充分混合均勻，靜置。片刻后拿起錐形瓶，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究自發(fā)反應(yīng)的可能原因?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象與結(jié)論→實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：錐形瓶和木板因水結(jié)冰粘在了一起?！鷮?shí)驗(yàn)結(jié)論：該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，且為吸熱反應(yīng)。由實(shí)驗(yàn)可知，氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)在常溫下就能自發(fā)進(jìn)行。我們熟悉的碳酸鈣的分解也需吸收大量的熱，該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行。因此，考察化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，不能僅用放熱（ΔH＜0）或吸熱（ΔH＞0）作為判斷依據(jù)。反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向

這些反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因：體系的混亂度增大。熵→概念：熵是衡量一個(gè)體系混亂度的物理量。符號(hào)：S?！攸c(diǎn)：混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大?！绊懸蛩兀篴．同一物質(zhì)：S(高溫)>S(低溫)；S(g)>S(l)>S(s)。b．相同條件下的不同物質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，熵值越大。c．S(混合物)>S(純凈物)。熵變→定義：反應(yīng)前后體系熵值的變化，符號(hào)：ΔS?！卦龌蜢販p的判斷：a．物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，ΔS>0，是熵增大的過程。b．氣態(tài)物質(zhì)物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，通常ΔS>0，是熵增大的反應(yīng)。c．氣態(tài)物質(zhì)物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，通常ΔS<0，是熵減小的反應(yīng)。學(xué)以致用根據(jù)你已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，判斷下列過程的熵變大于零，還是小于零。（1）H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)（2）2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(g)熵變大于零。原因：物質(zhì)從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，再變?yōu)闅鈶B(tài)，分子的無序程度逐漸增加，混亂度增大，所以熵變大于零。熵變大于零。原因：反應(yīng)前為固態(tài)物質(zhì)，反應(yīng)后生成了氣態(tài)的CO2和H2O，體系的混亂度增大，熵變大于零。學(xué)以致用（3）NaOH(s)=Na＋(aq)＋OH－(aq)

熵變大于零。原因：固態(tài)物質(zhì)變?yōu)殡x子狀態(tài)分散在溶液中，混亂度增大，熵變大于零。熵變小于零。原因：反應(yīng)前是分子的氣體，反應(yīng)后變?yōu)榉肿拥臍怏w，體系的混亂度減小，熵變小于零。學(xué)以致用已知下列熱化學(xué)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根據(jù)你所學(xué)的知識(shí)，分析圖所示的變化是否能自發(fā)進(jìn)行。這些變化過程的焓變和熵變大于0還是小于0？將你的結(jié)論填入表中學(xué)以致用變化能否自發(fā)焓變(ΔH)熵變(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反應(yīng)進(jìn)行方向復(fù)合判據(jù)體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向。判斷反應(yīng)的自發(fā)性必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變。①ΔH-TΔS<0

反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行②ΔH-TΔS=0

反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)③ΔH-TΔS>0

反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行因此①當(dāng)ΔH＜0，ΔS＞0時(shí)，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。②當(dāng)ΔH＞0，ΔS＜0時(shí)，反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。③當(dāng)ΔH＞0、ΔS＞0或ΔH＜0、ΔS＜0時(shí)，反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行與反應(yīng)的溫度有關(guān)對(duì)反應(yīng)自發(fā)性的理解①ΔH-TΔS只能應(yīng)用于溫度、壓強(qiáng)一定的條件下的化學(xué)反應(yīng)，不能用于其他條件。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(huì)發(fā)生和過程發(fā)生的速率。③在討論過程的方向時(shí)，指的是沒有外界干擾的體系。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。如高溫下石灰石分解，高溫高壓下石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，實(shí)現(xiàn)的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程本質(zhì)仍然是非自發(fā)的。④反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。如常溫下石灰石分解是非自發(fā)的，但在1273K時(shí)，這一反應(yīng)是自發(fā)的。03課堂小結(jié)04課堂練習(xí)1．下列關(guān)于自發(fā)過程的敘述正確的是(

)A．只有不需要任何條件就能夠自動(dòng)進(jìn)行的過程才是自發(fā)過程B．需要加熱才能進(jìn)行的過程肯定不是自發(fā)過程C．同一可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)在不同條件下都有自發(fā)的可能D．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程C2．下列說法不正確的是(

)A．Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行B．某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)是熵增反應(yīng)C．碳酸銨[(NH4)2CO3]在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣是因?yàn)橥饨缃o予了能量D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一個(gè)熵減反應(yīng)C3．下列敘述不正確的是(

)A．混亂度減小的吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行B．在溫度、壓強(qiáng)一定條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH－TΔS＜0的方向進(jìn)行C．碳酸氫鈉加熱可以分解，因?yàn)樯邷囟壤陟卦龅姆较蜃园l(fā)進(jìn)行D．水結(jié)冰的過程不能自發(fā)進(jìn)行的原因是熵減的過程，改變條件也不可能自發(fā)進(jìn)行D4