化学反应的方向和判断依据省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二单元第二单元 化学反应方向和程度化学反应方向和程度第1页自发进行化学反应自发进行化学反应NaNa投入投入H H2 2O O中中铁生锈铁生锈第2页第3页 高处水向低处流是一个可自动进行高处水向低处流是一个可自动进行过程，那么低处水能够流至高处吗？过程，那么低处水能够流至高处吗？在在“低水高流低水高流”过程中一旦外界过程中一旦外界停顿做功，该过程还能继续进行下停顿做功，该过程还能继续进行下去吗？去吗？思索与交流思索与交流第4页自发过程：自发过程：在在一定一定条条件件下，下，不需要外力作不需要外力作用用就能自动进行过程；就能自动进行过程；非自发过程：非自发过程：在在一定条件一定条件下，下，需要外力帮需要外力帮助才能实现过程。助才能实现过程。请尽可能多地列举你熟知自发过程。请尽可能多地列举你熟知自发过程。交流与讨论交流与讨论第5页一一 自发反应自发反应:在一定温度和压强下，无需在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行反应，我们称之为外界帮助就能自动进行反应，我们称之为自发反应。自发反应。一定温度一定温度T T和压强和压强P P目标：目标：引发反应；引发反应；外界帮助外界帮助指指:通通电、光电、光照等；照等；第6页以上自发反应共同点以上自发反应共同点放热反应放热反应H H0 0 自然界中许多自发过程，不论是物自然界中许多自发过程，不论是物理过程还是化学过程，都有由能量较高理过程还是化学过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化倾向。状态向能量较低状态转化倾向。（能量越低越稳定）（能量越低越稳定）高能态高能态低能态低能态+能量能量化学反应方向化学反应方向第7页能量判据能量判据（焓判据）（焓判据）对于化学反应而言，放热反应就是一个由对于化学反应而言，放热反应就是一个由高能态向低能态改变过程，所以，绝大多数放高能态向低能态改变过程，所以，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出热量越多，热反应都能自发进行，且反应放出热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。体系能量降低得越多，反应越完全。所以所以H H0 0 反应有自发进行倾向，反应有自发进行倾向，焓变焓变是制约化学反应能否自发进行原因之一。是制约化学反应能否自发进行原因之一。化学反应方向化学反应方向第8页二二 判断化学反应方向依据判断化学反应方向依据1 1 焓判据：焓判据：自发反应有趋向于使体系能量降低倾向。自发反应有趋向于使体系能量降低倾向。即即 H H0 0 反应有自发进行倾向。反应有自发进行倾向。且且HH数值越大，越有利于反应自发进行。数值越大，越有利于反应自发进行。交流与讨论交流与讨论 “只有放热反应才能够自发进行，吸热只有放热反应才能够自发进行，吸热反应不能自发进行反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？，你同意这种观点吗？化学反应方向化学反应方向第9页判断以下过程中能量改变情况：判断以下过程中能量改变情况：吸热 请观察：这些物质规则性、微粒间无规则排请观察：这些物质规则性、微粒间无规则排列程度有没有改变呢？怎样改变？列程度有没有改变呢？怎样改变？1 1、冰融化成水、冰融化成水2 2、NHNH4 4ClCl（s s）+Ba(OH)+Ba(OH)2 2.8H8H2 2O(s)O(s)=2NH =2NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)3 3、硝酸氨溶于水、硝酸氨溶于水NHNH4 4NONO3 3(s)NH(s)NH4 4+(aq)+NO(aq)+NO3 3-(aq)(aq)体系混乱体系混乱度增大度增大第10页熵熵：衡量一个体系混乱度物理量，符号：衡量一个体系混乱度物理量，符号：S S 除热效应外，决定化学反应能否自发进行另除热效应外，决定化学反应能否自发进行另一个原因是一个原因是体系混乱度体系混乱度（微粒间无规则排列程微粒间无规则排列程度度）。大多数自发过程有趋向于体系混乱度增大大多数自发过程有趋向于体系混乱度增大倾向倾向.体系混乱度越大，熵值越大，即体系混乱度越大，熵值越大，即体系混乱度越大，熵值越大，即体系混乱度越大，熵值越大，即S S值越大。值越大。值越大。值越大。第11页熵变：反应前后体系熵改变。熵变：反应前后体系熵改变。符号：符号：SS S0 S0：体系混乱度增大；：体系混乱度增大；S0 S0 S0 反应有自发进行倾向反应有自发进行倾向.且且SS越大，越有利于反应自发进行。越大，越有利于反应自发进行。S=SS=S（产物）（产物）（产物）（产物）S S（反应物）（反应物）（反应物）（反应物）第12页 依据你已经有知识经验，依据你已经有知识经验，判断以下过程熵判断以下过程熵变大于零还是小于零。变大于零还是小于零。H H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g)O(g)NaOHNaOH（s s）=Na=Na+(aq)+OH(aq)+OH-(aq)(aq)CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)高温N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2（g g）2NH2NH3 3(g)(g)问题处理问题处理S0S0S0S0S0S0S0S0还是还是0S0S0S0检测练习检测练习:第16页小结：总而言之总而言之,体系能量降低体系能量降低和和混乱度增加混乱度增加都都有促使反应自发进行倾向有促使反应自发进行倾向,即即焓变焓变和和熵变熵变共同共同制约着化学反应进行方向。制约着化学反应进行方向。要正确判断一个化学反应能否自发进行要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反应焓变必须综合考虑反应焓变H H和熵变和熵变S S。第17页 体系自由能改变（体系自由能改变（G G）综合考虑了焓变和熵）综合考虑了焓变和熵变对反应体系影响：变对反应体系影响：G G=H-TH-T S S（为热力学温为热力学温度，均为正值）。在恒温、恒压下，用度，均为正值）。在恒温、恒压下，用G G判断化学判断化学反应在该情况时自发进行方向显得更为科学反应在该情况时自发进行方向显得更为科学。0 0，一定能自，一定能自发进发进行行G=HG=HTS TS 0 0，到达平衡状，到达平衡状态态 0 0，一定不能自发进行，一定不能自发进行 第18页例题：已知例题：已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，H（298K）=178.2KJmol-1,S=169.6Jmol-1K-1请经过计算说明该反应在常温能否自发进行，在什么温请经过计算说明该反应在常温能否自发进行，在什么温度下能自发进行。度下能自发进行。常温下：常温下：G=178.2KJmol-1-298K169.6Jmol-1K-110-3 =127.7kJmol-1所以，该反应在常温下不能自发进行。所以，该反应在常温下不能自发进行。若要让该反应自发进行，则若要让该反应自发进行，则G0，设温度为，设温度为T，代入，代入公式，求得公式，求得T=1051K所以，该反应在所以，该反应在1051K以上能自发进行。以上能自发进行。第19页焓变焓变熵变熵变化学反化学反应应能否自能否自发发进进行行 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0 H H0 0 S S0 0一定自一定自发发一定非自一定非自发发低温自低温自发发高温自高温自发发G=HG=HTSTSNHNH33(g)+HCl(g)(g)+HCl(g)NHNH44Cl(s)Cl(s)低温可行低温可行CaCOCaCO33(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO22(g)(g)高温可行高温可行第20页 汽车尾气主要污染物是一氧化氮以及燃烧汽车尾气主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全所产生一氧化碳，它们是当代化城市主不完全所产生一氧化碳，它们是当代化城市主要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成大气污要大气污染物，为了减轻汽车尾气造成大气污染染,有些人提出经过有些人提出经过2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)来处理来处理汽车尾气。汽车尾气。已知室温（已知室温（298K、101KPa）下：）下：H=-113.0 KJmol-1 S=-143.5 Jmol-1K-1第21页思索：怎样加紧反应速率思索：怎样加紧反应速率？一个汽车尾一个汽车尾气净化器。气净化器。H-TS=-69.68 KJH-TS=-69.68 KJmolmol-1-1 0,0,所以，室温下反应能自发进行。所以，室温下反应能自发进行。但该反应速率极慢。但该反应速率极慢。但该反应速率极慢。但该反应速率极慢。第22页1 1、试验证实，多数能自发进行反应都是放热反应。、试验证实，多数能自发进行反应都是放热反应。对此说法了解叙述中，正确是（对此说法了解叙述中，正确是（）A A、全部放热反应都是自发进行、全部放热反应都是自发进行B B、全部自发反应都是放热、全部自发反应都是放热C C、焓变是影响反应是否含有自发性一个主要原因、焓变是影响反应是否含有自发性一个主要原因D D、焓变是决定反应是否含有自发性判据、焓变是决定反应是否含有自发性判据2 2、自发进行反应一定是（、自发进行反应一定是（）A A、吸热反应、吸热反应 B B、放热反应、放热反应 C C、熵增加反应、熵增加反应 D D、熵增加或者放热反应、熵增加或者放热反应D DC C课堂练习课堂练习第23页3 3、2525和和1.011.0110105 5PaPa时，反应时，反应2N2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H=56.76kJ/molH=56.76kJ/mol，自发进行原因是（，自发进行原因是（）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、是熵减小反应、是熵减小反应 D D、熵增大效应大于能量效应、熵增大效应大于能量效应4 4、某反应其、某反应其H=-122kJ/molH=-122kJ/mol，S=-231JS=-231J.molmol-1.-1.K K-1-1，则，则此反应在以下哪些情况下可自发进行（此反应在以下哪些情况下可自发进行（）A A、在任何温度下都能自发进行、在任何温度下都能自发进行B B、在任何温度下都不能自发进行、在任何温度下都不能自发进行C C、仅在高温下自发进行、仅在高温下自发进行D D、仅在低温下自发进行、仅在低温下自发进行D DD D第24页5以下说法不正确是以下说法不正确是A.焓变是个与反应能否自发进行相关原因，多数焓变是个与反应能否自发进行相关原因，多数能自发进行反应是放热反应。能自发进行反应是放热反应。B.在同一条件下不一样物质有不一样熵值，其体在同一条件下不一样物质有不一样熵值，其体系混乱程度越大，熵值越大。系混乱程度越大，熵值越大。C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变共同影一个反应能否自发进行，与焓变和熵变共同影响相关响相关C检测练习检测练习:第25页1 1反应自发性只能用于判断反应方向反应自发性只能用于判断反应方向，不能确定反，不能确定反应是否一定会发生和过程发生速率。比如金刚石有应是否一定会发生和过程发生速率。比如金刚石有向石墨转化倾向，不过能否发生，什么时候发生，向石墨转化倾向，不过能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是焓变判断和熵变判断能处理多快才能完成，就不是焓变判断和熵变判断能处理问题了。问题了。注意注意2在讨论过程方向时，在讨论过程方向时，指是没有外界干扰时体系指是没有外界干扰时体系性质性质。假如允许外界对体系施加某种作用，就可能。假如允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反结果。比如石墨经高温高压还是能够变为出现相反结果。比如石墨经高温高压还是能够变为金刚石。金刚石。第26页小结：小结：A、相同条件下，自发改变逆过程是非自发过程；B、自发改变或非自发改变是在给定条件下而言，若条件改变，自发过程可非自发过程，而非自发过程可自发过程；C、减焓、增熵有利于反应进行。第27页