【课件】化学反应的方向（人教版2019选择性必修1）.pptx

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1、第二章第二章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡第三节第三节化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡化学反应的方向化学反应的方向化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应的限度?第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡判定一个化学反应在指定条件下能否发生，以及在什么条件下可能发生？生产的可行性问题生产的可行性问题生产的效率问题生产的效率问题产率问题产率问题电流总是从高电位流向低电位水由高处向低处流水由高处向低处流；自然界中有许多自然界中有许多自然而然发生的现象自然而然发生的现象一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应红墨水扩散红墨水扩散冰雪融化冰

2、雪融化这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。Cu和AgNO3反应NaOH和HCl反应这些化学反应都是自发的，其逆过程就是非自发的。铁生锈在在一定条件一定条件一定条件一定条件下，下，不不不不借助外部力量就能借助外部力量就能自动自动自动自动进行的过程。进行的过程。1.自发过程：自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；（前提：无外力挡住流水）（前提：无外力挡住流水）食盐溶解于水；墨汁滴入水中，自动扩散；气温高于0，冰雪自动融化；电流:电位高电位低；过程的自发性只是一种趋势过程的自发性只是一种趋势，过程过程要发生，必须具备一定的条件要发生，必须具备一定的条件。如，人手里拿一个球

3、，它有下落的自发性如，人手里拿一个球，它有下落的自发性，但但要让球落下，必须具备要让球落下，必须具备“松开手松开手”这个条件。这个条件。特别说明：特别说明：一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应镁条燃烧；镁条燃烧；锌与锌与CuSOCuSO4 4溶液会自动反应生成溶液会自动反应生成CuCu和和ZnSOZnSO4 4 甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；酸碱中和；酸碱中和；在在一定条件一定条件一定条件一定条件下，下，不不不不需外界需外界帮助帮助,一经引一经引发即能发即能自动自动自动自动进行的反应，称为自发

4、反应进行的反应，称为自发反应。(往往指一定的温度和压强往往指一定的温度和压强)2.自发自发反应反应：一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应说明说明：1)自发反应并不一定在常温常压下自发进行。自发反应并不一定在常温常压下自发进行。如，如，氢气燃烧需要点燃氢气燃烧需要点燃，碳酸钙在高温下自发分解碳酸钙在高温下自发分解 在所需条件下，在所需条件下，反应一旦发生便能自发进行，即为自发反应反应一旦发生便能自发进行，即为自发反应2)一般地，一个一般地，一个过程是过程是自发自发的，其的，其逆过程就是非自发的。逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，必须对它做功。非自发过程要想发生，必须对它做功。如，如

5、，水水H2和和O2必须通电，一旦停止通电，反应停止。必须通电，一旦停止通电，反应停止。如，利用水泵将水从低处抽向高处。如，利用水泵将水从低处抽向高处。3)自发反应和非自发反应是可能互相转化的自发反应和非自发反应是可能互相转化的。2NO+O2NO+O2 2=2NO=2NO2 2常温常温下自发下自发高温高温下自发下自发2NO2NO2 2 =2NO=2NO+O+O2 2高温高温一、自发过程和自发反应一、自发过程和自发反应 在在一定条件一定条件一定条件一定条件下，下，不不不不需外界需外界帮助帮助,一经引一经引发即能发即能自动自动自动自动进行的反应，称为自发反应进行的反应，称为自发反应。(往往指一定的温

6、度和压强往往指一定的温度和压强)2.自发自发反应反应：如何判断一个过程，一个反应如何判断一个过程，一个反应 能否自发进行？能否自发进行？观察下列几个自发进行的化学反应，想一想：它们有何特点？观察下列几个自发进行的化学反应，想一想：它们有何特点？氢气和氧气反应氢气和氧气反应锌与硫酸铜溶液锌与硫酸铜溶液 ZnZn(s(s)+CuSOCuSO4 4(aq)(aq)CuCu(s(s)+ZnSOZnSO4 4(aq(aq)H H-216216.8 8kJ/molkJ/mol思思与与察察观观考考H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H H2 2O(l)O(l)H H-285.8kJ/mol28

7、5.8kJ/mol1 12 22Na(s)+2H2Na(s)+2H2 2O(l)O(l)2NaOH(aq)+H2NaOH(aq)+H2 2(g)(g)H H-368368kJ/molkJ/mol钠与水反应钠与水反应 Fe(OH)Fe(OH)2 2被氧化为被氧化为Fe(OH)Fe(OH)3 34Fe(OH)4Fe(OH)2 2(s)+O(s)+O2 2(g)+2H(g)+2H2 2O O(l l)4Fe(OH)4Fe(OH)3 3(s)(s)H H-444444.3.3kJ/molkJ/mol结论：结论：早在一个世纪之前，在无数化学家的辛勤努力下，早在一个世纪之前，在无数化学家的辛勤努力下，发现

8、发现大多数大多数放热反应放热反应（即即HH0）都能自发进行。都能自发进行。焓减焓减（焓判据）（焓判据）反应物的总能量反应物的总能量高高生成物的总能量生成物的总能量低低放放热热反反应应H0生活的经验规律生活的经验规律:体系趋向于体系趋向于从高能状态转变为低能状态从高能状态转变为低能状态(放热反应放热反应过程中过程中体系能量降低体系能量降低因此具有因此具有自发进行的自发进行的倾向倾向)二、二、自发反应与焓变的关系自发反应与焓变的关系是不是所有自发进行的化学反应都是放热的呢？是不是所有自发进行的化学反应都是放热的呢？2NH2NH4 4Cl(s)+Ba(OH)Cl(s)+Ba(OH)2 28H8H2

9、2O(s)O(s)BaClBaCl2 2(s)+2NH(s)+2NH3 3(g)+10H(g)+10H2 2O(l)O(l)2N2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H H+109109.8 8 kJ/molkJ/molN Na aHCOHCO3 3(s(s)+HC)+HCl l(aq)(aq)N Na aC Cl l(aq(aq)+CO)+CO2 2(g)+(g)+H H2 2O(l)O(l)H H+3 31 1.4 4kJ/molkJ/mol有些有些吸热反应吸热反应(H H0 0)也能也能自发进行自发进行。H H0 0结论：结论：H 0有

10、利于反应自发进行有利于反应自发进行，但，但自发反应不一定要自发反应不一定要H 0)。(1)常见熵增加过程：常见熵增加过程：固体的溶解，气体的扩散，水的汽化，墨水的扩散等。固体的溶解，气体的扩散，水的汽化，墨水的扩散等。(2)常见熵增加的反应：常见熵增加的反应：产生气体产生气体的反应、的反应、气态物质的气态物质的物质的量物质的量增大增大的反应，的反应，通常都为通常都为熵增加熵增加(S S0)0)反应。3.熵判据：熵判据：用熵变用熵变(S)来判断化学反应方向时就称为来判断化学反应方向时就称为熵判据熵判据。(熵判据熵判据)二、二、自发反应与焓变的关系自发反应与焓变的关系 N N2 2+3H+3H2

11、2 2NH 2NH3 3 2C+O2C+O2 2 2CO 2CO CaCOCaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2 2交交与与考考思思流流这些这些反应的熵反应的熵如何变化？如何变化？一般地，产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应一般地，产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，S S 0 0，为熵增加的反应。，为熵增加的反应。S0S0S0气体及其物质的量的增多是体系熵值变化的主要决定因素但但有些有些熵减熵减的反应也能自发进行。的反应也能自发进行。交交与与考考思思流流体系有体系有自发地自发地向向混乱度混乱度增加增加（即熵增即熵增S0）的方向转变的倾向。的方向转变的倾向。Zn(sZn

12、(s)+)+H H2 2SOSO4 4(aq(aq)ZnZnSOSO4 4(aq)+(aq)+H H2 2(g)(g)2KClO2KClO3 3(s(s)2KCl2KCl(s)+(s)+3O3O2 2(g)(g)nCHnCH2 2CHCH2 2 CH CH2 2CHCH2 2 n n催化剂催化剂2NO(g2NO(g)+2CO(g)+2CO(g)N N2 2(g)+(g)+2CO2CO2 2(g(g)4Fe(OH)4Fe(OH)2 2(s(s)+O O2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)4Fe(OH)4Fe(OH)3 3(s(s)大多数大多数熵增熵增的的反应可以反应可以自发进行，

13、自发进行，结论：结论：S 0有利于反应自发进行，但自发反应不一定要有利于反应自发进行，但自发反应不一定要S 0。即，熵变是反应能否自发进行又一个主要因素即，熵变是反应能否自发进行又一个主要因素,但但也不是惟一的因素。也不是惟一的因素。自主学习：自主学习：课本课本P42最后一自然段最后一自然段-P43资料卡片资料卡片反应的自发性反应的自发性与化学反应的与化学反应的焓变、熵变和温度焓变、熵变和温度等有关。等有关。美国著名的数学化学家、数学物理学家美国著名的数学化学家、数学物理学家吉布斯吉布斯18781878年提年提出出由由焓变和熵变焓变和熵变组合成的组合成的复合判据复合判据吉布斯吉布斯自由能自由能

14、来来判断反应进行的方向判断反应进行的方向更适合于所有的反应过程更适合于所有的反应过程。反应方向反应方向反应焓变反应焓变（能量判据）（能量判据）反应熵变反应熵变（熵判据）（熵判据）一定温度、一定压强一定温度、一定压强G=HT S四、复合判据（自由能变化四、复合判据（自由能变化G）当当G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行当当G=0时，反应到达平衡状态时，反应到达平衡状态吉布斯自由能变吉布斯自由能变(0,S0高高 温温 时时反应自发进行反应自发进行H0H0,S0H0,S0所有温度下，所有温度下，反应反应自发自发自发自发进行进行所有温度下所有温度下,反反应应不自发不自发进行进行低低 温温 时时反应

15、自发进行反应自发进行小结：“大大高温，小小低温”G=HT S四、复合判据（自由能变化四、复合判据（自由能变化G）过程的自发性过程的自发性只能用于判断过程只能用于判断过程进行进行的方向的方向，不能不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。在讨论过程的方向问题时，在讨论过程的方向问题时，指的是没有外界干扰时体系的性质指的是没有外界干扰时体系的性质。如果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。允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如：例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生

16、，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。例如：例如：石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。石灰石分解，常温下是非自发的，但在石灰石分解，常温下是非自发的，但在1273K时是自发的反应。时是自发的反应。闪电闪电时空气中的时空气中的N2和和O2发生反应：发生反应：N2(g)O2(g)2NO(g)H180.50 kJ/mol，S247.7 J/(molK)，若若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是()A在在1 000时，此反

17、应能自发进行时，此反应能自发进行B在在1 000时，此反应不能自发进行时，此反应不能自发进行C该反应能自发进行的最低温度约为该反应能自发进行的最低温度约为730D该反应能自发进行的最高温度约为该反应能自发进行的最高温度约为730 K解析解析：若反应能自发进行，须满足若反应能自发进行，须满足H HT TS S0 0，即，即18018050 kJ/mol50 kJ/molT T247.7 J/(molK)10247.7 J/(molK)103 3 kJ/J kJ/J0 0A解之可得解之可得T T728.7 K728.7 K，即当即当温度高于温度高于728.7 K728.7 K时该反应能自发进行。时

18、该反应能自发进行。化学反应进行方向的判据化学反应进行方向的判据 、能量判据、能量判据(焓判据）：焓判据）：是判断化学反应进行方向的判据之一。是判断化学反应进行方向的判据之一。、熵判据：、熵判据：能量最低原理。能量最低原理。熵增原理。熵增原理。是判断化学反应进行方向的另一判据。是判断化学反应进行方向的另一判据。、复合判据：、复合判据：能量判据结合能量判据结合熵判据熵判据GH T S小结：小结：4 4、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程一定会发生和过程发生的速率定过程一定会发生和过程发生的速率1 1、下列过程是非自发的是：（、下列过程是非自

19、发的是：（）A、水由高处向低处流；水由高处向低处流；B、天然气的燃烧；天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰。室温下水结成冰。D2 2、碳酸铵、碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的正确的是（是（）A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；B、其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量；C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发解；其分解是吸热反应，据能量判据不能自发解；D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解碳酸盐都不稳

20、定，都能自发分解。A3.3.已知已知：(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s(s)=NHNH4 4HCOHCO3 3(s(s)NHNH3 3(g(g)H H+74.9 74.9 kJmolkJmol1 1，下列下列说法正确的是说法正确的是A.A.该反应中熵变、焓变皆大于该反应中熵变、焓变皆大于0 0B.B.该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C.C.碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发自发进行进行D.D.能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反

21、应能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应A4 4、25250 0C C和和1.01101.01105 5PaPa时，反应时，反应 2 2N N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)H=(g)H=56.76kJ/mol 56.76kJ/mol 自发自发进行的原因进行的原因是（是（）A A、是吸热反应；是吸热反应；B B、是放热反应；是放热反应；C C、是熵减少的反应；是熵减少的反应；D D、熵增大效应大于能量效应。熵增大效应大于能量效应。D5.5.下列下列说法说法不正确的不正确的是（是（）A A.焓焓变是一个与反应能否自发进

22、行有关的因素，多数的能自发进行的反应变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。都是放热反应。B B.在在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。C C.一一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热D D.一一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关C6、以下自发反应可用以下自发反应可用能量判据能量判据来解释的是来解释的是()A、硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g

23、)=4NO2(g)+O2(g)；H=+56.7kJ/molC、(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-571.6 kJ/molDD7、下列反应中，熵减小的是（下列反应中，熵减小的是（）A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D.2CO(g)2C(s)O2(g)8.下列反应在任何温度下均能自发进行的是A.2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1B.Ag(s)Cl2(g

24、)=AgCl(s)H127 kJmol1C.HgO(s)=Hg(l)O2(g)H91 kJmol1D.H2O2(l)=O2(g)H2O(l)H98 kJmol1D D9.9.汽车汽车尾气中的主要污染物是尾气中的主要污染物是NONO和和CO,CO,它们是现代化城市中的大气污染物。它们是现代化城市中的大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO(g)+2CO(g)=N2NO(g)+2CO(g)=N2 2(g)+2CO(g)+2CO2 2(g)(g)你你能否判断该反应在能否判断该反应在室温下能自发进行吗室温下能自发进行吗？已知已知 298K、101kPa下，下，H=-746.8KJmol-1 S-197.5Jmol1K1G=H-T S=-746.8KJmol-1+298K197.510-3 KJmol1K1=-687.945 KJ.mol-10可自发进行！可自发进行！