化学反应的方向 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第二章化学反应速率和化学平衡第二节化学平衡2.3化学反应的方向1.了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性，知道化学反应是有方向的;2.通过“有序”和“无序”的对比，引出嫡的概念;3.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关，能利用能量判椐、熵判椐和复合判据对反应进行方向的判断。学习目标如何表示化学反应进行的快慢？化学反应速率如何表示化学反应的限度？化学平衡那么如何判断化学反应进行的方向？学完本节内容你就能知晓晓答案忆一忆自然界中水总是自动从高处往低处流；自然界中水总是自动从高处往低处流；电流总是从自动电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从自动电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水自动扩散；墨水自动扩散；食盐自动溶解于水；食盐自动溶解于水；火柴棒自动散落等。火柴棒自动散落等。想一想上述过程有何共同点？有明显的自发性如何理解自发性了？一、自发过程和自发反应1、自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程。如：高山流水，自由落体，冰雪融化(物理或化学过程)(2)特点能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)具有方向性：即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行(单向不可逆)(3)非自发过程:一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程1、哪些化学反应可自发进行?如何判断化学反应自发进行的方向?思考铁钉生锈、面包发霉2、自发反应(1)定义：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈，面包腐败等(2)自发反应的特征具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发，如：铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态体系趋向于从有序体系转变为无序体系(3)应用可被用来完成有用功。如：H2燃烧可设计成原电池非自发过程要想发生，必须对它做功。如：通电将水分解为H2和O2【几点强调】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一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气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、反应的热效应无关3、自发过程的判断(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发1.正误判断(1)在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程()(2)自发过程不需任何条件就能发生()(3)室温下冰变成水属于自发过程()(4)能自发进行的反应，反应速率一定很大()练一练2、知道了某过程有自发性之后，则()A可判断出过程的方向B可确定过程是否一定会发生C可预测过程发生完成的快慢D可判断过程的热效应A2、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主要原因吗？它们有何共同特点？C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-2217.5kJmol-12Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H=-822kJmol-14Fe(s)+3O2(g)=Fe2O3(s)H=-1648.4kJmol-1H2(g)+F2(g)=2HF(g)H=-546.6kJmol-1思考共同特点：H0即都是放热反应3、从能量角度分析它们为什么可以自发进行？放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，H0有利于反应自发进行二、化学反应进行的方向与焓变的关系1、化学反应进行的方向与H之间的关系(1)结论：放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，H0有利于反应自发进行2、焓判据(能量判据)：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一因素之一，但，但不是唯一因素不是唯一因素3、焓变与化学反应进行方向的关系大多数放热反应是自发进行的。如：燃烧反应、中和反应等有些吸热反应，也可以自发进行，如：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H109.8kJmol1是不是所有自发进行的化学反应都是放热的？吸热的自发过程室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程N2O5分解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)H109.8kJmol1碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H74.9kJmol1既不吸热也不放热的自发过程两种理想气体的混合，如：两个广口瓶中分别盛有氯气和氢气，开始时中间用玻璃片隔开，当抽掉玻璃片后，可以观察到盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变浅，而盛放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色，最后两瓶中气体的颜色相同结论H0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要HS(l)S(s)(3)物质的量越大，分子数越多，熵值越大(4)反应过程中气体物质的量增加的反应是熵增大(5)固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程是熵增大2、影响熵大小的因素5、根据熵的定义判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零。(1)水蒸气冷凝成水(2)硫酸铜溶于水(3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(4)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)(5)2H2(g)+O2(g)2H2O(l l)S0S0S0S0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行(2)当S0有利于反应自发进行，自发反应不一定要S0。因此，熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是惟一因素4、我们已经知道:H0有利于反应自发。这两个因素都对反应的自发性产生重要影响，但都有各自的局限性，那么我能不能把这两个因素合并起来,一块考虑呢?思考四、自由能与化学反应的方向1、自由能变化：符号为G，单位为kJmol1。2、自由能变化与焓变、熵变的关系：GHTS。G不仅与焓变，熵变有关，还与温度有关(T:开式温度=摄氏度+273.15)3、反应方向与自由能的关系：化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。反应进行方向的判断方法：(1)当G0时，反应能自发进行(2)当G0时，反应处于平衡状态(3)当G0时，反应不能自发进行反应热熵值反应的自发性H0S0所有温度都自发进行H0S0高温下时能自发进行H0S0S0高温下反应自发进行H0S0所有温度下反应不能自发进行H0所有温度下反应自发进行H0S0低温下反应自发进行焓变和熵变都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变根据HTS0判断的只是反应自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及化学反应速率的问题只适用于没有发生的反应【几点强调】2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03kJmol-1S=494.4Jmol-1K-1CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)H=110.5kJmol-1S=-89.36Jmol-1K-16、判断下列反应能否自发进行H(298K)=178.2kJmol-1S(298K)=169.6Jmol-1K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)【练一练】