化学反应进行的方向省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章第二章化学化学第四节第四节化学反应进行方向化学反应进行方向第1页化学反应进行快慢化学反应进行快慢化学反应程度化学反应程度化学反应进行方向化学反应进行方向化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡?化学反应原理组成部分化学反应原理组成部分第2页自发反应：在自发反应：在一定条件一定条件一定条件一定条件下下,不不不不需外界帮助就能需外界帮助就能自动自动自动自动进行反应，称为自发反应。进行反应，称为自发反应。自发过程：在自发过程：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过程。进行过程。清清识识知知单单第3页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；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；电流总是从电位高地方向电位低地方流动；电流总是从电位高地方向电位低地方流动；电流总是从电位高地方向电位低地方流动；电流总是从电位高地方向电位低地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；墨水扩散；墨水扩散；墨水扩散；墨水扩散；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；食盐溶解于水；火柴棒散落等。火柴棒散落等。火柴棒散落等。火柴棒散落等。思思思思与与与与题题题题问问问问考考考考 这些生活中现象将向何方发展，我们非常清楚，因为它们有显著自发性其中是否蕴藏了一定科学原理？能量由高到低能量由高到低第4页以下反应在一定条件下都能自发进行，你知道这以下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主要原因吗？些反应能自发进行主要原因吗？C C3 3H H8 8(g)+5O(g)+5O2 2(g)=3CO(g)=3CO2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=-2217.5 kJmol H=-2217.5 kJmol-1-12Na(s)+Cl2Na(s)+Cl2 2(g)=2NaCl(s)(g)=2NaCl(s)H=-822 kJmol H=-822 kJmol-1-14Fe(s)+3O4Fe(s)+3O2 2(g)=Fe(g)=Fe2 2O O3 3(s)(s)H=-1648.4 kJmolH=-1648.4 kJmol-1-1H H2 2(g)+F(g)+F2 2(g)=2HF(g)(g)=2HF(g)H H=-546.6 kJmol-546.6 kJmol-1-1 道道知知你你吗吗第5页共同特点：共同特点：H O H O 即放热反应即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，稳定，H O H O 有利于反应自发进行有利于反应自发进行清清识识知知单单第6页1 1、能量判据（焓判据）、能量判据（焓判据）反应物总能量反应物总能量高高生成物总能量生成物总能量低低放热反应放热反应HH0 0第7页日常生活中长久积累经验而总结得到一条经验日常生活中长久积累经验而总结得到一条经验规律规律能量判据（焓判据）能量判据（焓判据）体系趋向于从高体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量即或者释放热量即H 0H 0）。）。思索：是不是全部自发进行化学思索：是不是全部自发进行化学 反应都是放热？反应都是放热？思思与与题题问问考考第8页结论：结论：H OH O有利于反应自发进行，有利于反应自发进行，但自发反应不一定要但自发反应不一定要H OH O2NH2NH4 4Cl(s)+Ba(OH)Cl(s)+Ba(OH)2 28 8 H H2 2O(s)=NHO(s)=NH3 3(g)+BaCl(g)+BaCl2 2(s)+10H(s)+10H2 2O(l)O(l)2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2 (g)(g)(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)焓变只是反应能否自发进行一个原因焓变只是反应能否自发进行一个原因,但不是惟一但不是惟一原因。只依据焓变来判断反应方向是不全方面。原因。只依据焓变来判断反应方向是不全方面。思思与与察察观观考考H OH O第9页有序有序混乱混乱讨讨与与流流交交论论第10页2 2、反应熵变与反应方向、反应熵变与反应方向为了解释这么一类与能量状态高低无关过程自为了解释这么一类与能量状态高低无关过程自发性，提出了在自然界还存在着另一个能够推发性，提出了在自然界还存在着另一个能够推进体系改变原因进体系改变原因（1 1）、）、在密闭条件下，体系由有序自发地转变在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序倾向为无序倾向称为称为熵熵。用。用熵来描述体系混乱熵来描述体系混乱（或无序）程度（或无序）程度（2 2）、符号用）、符号用S S表示。表示。单位：单位：J Jmolmol-1-1 k k-1-1 （3 3）、熵值越大，体系混乱度越大。同一物质，）、熵值越大，体系混乱度越大。同一物质，S S（g g）S S（l l）S S（s s）。）。第11页1 1、同一物质气态时熵值、同一物质气态时熵值最大最大，液态，液态较小较小，固态时，固态时最小最小。2 2、固体、固体溶解溶解过程、墨水过程、墨水扩散扩散过程和气体过程和气体扩散扩散过程。过程。3 3、反应过程中气体物质量、反应过程中气体物质量增加增加反应。反应。造成混乱度增加一些原因造成混乱度增加一些原因清清识识知知单单第12页（4 4）、熵变和熵增原理）、熵变和熵增原理熵变（熵变（S S）化学反应中要发生物质改变或物质状化学反应中要发生物质改变或物质状态改变，所以存在着熵变。态改变，所以存在着熵变。熵变熵变:S=S(S=S(生成物生成物)S(S(反应物反应物)产生气体反应、气体物质物质量增大反应，熵变通常产生气体反应、气体物质物质量增大反应，熵变通常都是正值（都是正值（S S 0 0），为熵增加），为熵增加反应反应。在与外界隔离体系中，自发过程将造成体系熵增大，在与外界隔离体系中，自发过程将造成体系熵增大，这个原理叫做这个原理叫做熵增原理熵增原理。该原理是用来判断过程方向又。该原理是用来判断过程方向又一个原因，一个原因，又称为又称为熵判据熵判据。第13页判断以下过程熵变大于零还是小于零判断以下过程熵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)N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2（g g）=2NH2NH3 3(g)(g)CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g)(g)大于零大于零小于零小于零大于零大于零大于零大于零第14页思索交流：思索交流：依据你已经有知识和经验依据你已经有知识和经验,分析以下过程焓分析以下过程焓 变、熵变与反应方向变、熵变与反应方向焓变焓变熵变熵变能否自发能否自发NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)加热加热反应能否自发还与反应能否自发还与温度温度相关相关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,必须必须综合考虑综合考虑反应反应焓变焓变H H和熵变和熵变S S000不能不能00能能第15页G=H-TSG=H-TS3.3.自由能改变自由能改变G G自由能改变自由能改变G G综合考虑了焓变和熵变对体系综合考虑了焓变和熵变对体系影响影响当当G0G0G0时，反应为非自发反应时，反应为非自发反应视视学学科科野野第16页 H S第17页2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03kJmol-1 S=+494.4Jmol-1K-1CO(g)=C(s,石墨石墨)+1/2O2(g)H=+110.5kJmol-1 S=-89.36Jmol-1K-1判断以下反应能否自发进行判断以下反应能否自发进行第18页4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)H=-444.3kJmol-1 S=-280.1Jmol-1K-1 H(298K)=+178.2kJmol-1 S(298K)=+169.6Jmol-1K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)第19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。比如涂有防锈应是否一定会发生和过程发生速率。比如涂有防锈漆和未涂防锈漆钢制器件，二者发生腐蚀过程自发漆和未涂防锈漆钢制器件，二者发生腐蚀过程自发性是相同，但只有后者能够实现。性是相同，但只有后者能够实现。【注意注意】2 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性指是没有外界干扰时体系性质质。假如允许外界对体系施加某种作用，就可能出。假如允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反结果。比如水泵能够把水从低水位升至高水现相反结果。比如水泵能够把水从低水位升至高水位；高温高压下能够是石墨转化为金刚石，位；高温高压下能够是石墨转化为金刚石，实现先实现先决条件是要向体系中输入能量，该过程本质依然是决条件是要向体系中输入能量，该过程本质依然是非自发性。非自发性。第20页影响原因：影响原因：化学反应方向化学反应方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发结结总总识识知知温度温度第21页【课堂达标测试】1 1、以下过程是非自发是、以下过程是非自发是（）A A、水由高处向低处流；、水由高处向低处流；B B、天然气燃烧；、天然气燃烧；C C、铁在潮湿空气中生锈；、铁在潮湿空气中生锈；D D、室温下水结成冰。、室温下水结成冰。D D第22页2 2、以下说法正确是、以下说法正确是（）A A、凡是放热反应都是自发，因为吸热反应都是非自发；、凡是放热反应都是自发，因为吸热反应都是非自发；B B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵降低或不变；、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵降低或不变；C C、自发反应在恰当条件下才能实现；、自发反应在恰当条件下才能实现；D D、自发反应在任何条件下都能实现。、自发反应在任何条件下都能实现。3 3、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。C CD D第23页4 4、以下说法不正确是（、以下说法不正确是（）A.A.焓变是一个与反应能否自发进行相关原因，多焓变是一个与反应能否自发进行相关原因，多数能自发进行反应都是放热反应。数能自发进行反应都是放热反应。B.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.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.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第24页5 5、以下自发反应可用能量判据来解释是、以下自发反应可用能量判据来解释是()()A A、硝酸铵自发地溶于水、硝酸铵自发地溶于水B B、2N2N2 2O O5 5(g)=4NO(g)=4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)；H=+56.7kJ/molH=+56.7kJ/molC C、(NH(NH4 4)2 2COCO3 3(s)=NH(s)=NH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g);(g);H=+74.9 H=+74.9 kJ/molkJ/molD D、2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l);H=-571.6 kJ/molO(l);H=-571.6 kJ/molD D第25页D D6 6、以下反应中，熵减小是（、以下反应中，熵减小是（）A.(NHA.(NH4 4)2 2COCO3 3(s)(s)NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g)B.2NB.2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4NO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)C.MgCOC.MgCO3 3(s)(s)MgO(s)MgO(s)COCO2 2(g)(g)D.2CO(g)D.2CO(g)2C(s)2C(s)O O2 2(g)(g)第26页 7 7、某化学反应其、某化学反应其H=-122 kJmolH=-122 kJmol-1-1，S=+231 JmolS=+231 Jmol-1-1KK-1-1，则此反应在以下，则此反应在以下哪种情况下可自发进行哪种情况下可自发进行 ()()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A第27页谢谢指导！第28页