魯科版高中華學化學反應原理（選修）《化學反應的方向》課件

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1、（魯科版）化學反應原理（選修）（魯科版）化學反應原理（選修）高山流水高山流水高山流水高山流水花開花謝花開花謝自發(fā)過程和非自發(fā)過程自發(fā)過程和非自發(fā)過程自發(fā)過程：自發(fā)過程：(1)自然界中水總是從高處往低處流；自然界中水總是從高處往低處流；(2)電流總是從電電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動；位高的地方向電位低的地方流動；(3)室溫下冰塊自動室溫下冰塊自動融化；融化；(4)墨水擴散；墨水擴散；(5)食鹽溶解于水。食鹽溶解于水。自發(fā)反應：自發(fā)反應：鎂條燃燒：鎂條燃燒：Mg(s)+O2(g)=MgO(s)酸堿中和：酸堿中和：H+OH- =H2O鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹：鐵器暴露在潮濕空氣中會生銹

2、： 3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) 甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒：甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒： CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)自發(fā)過程自發(fā)過程( (課本課本P35P35） 在在溫度和壓強溫度和壓強一定條件下，不借助一定條件下，不借助光、電等光、電等外外部力量就能自動進行的過程。部力量就能自動進行的過程。自發(fā)反應：自發(fā)反應： 在一定溫度和壓強下，不借助光、電等外部力在一定溫度和壓強下，不借助光、電等外部力量即能進行，或具有發(fā)生的可能性的反應稱為自發(fā)量即能進行，或具有發(fā)生的可能性的反應稱為自發(fā)反應。反應。那么我們該如何判斷一個過程，一個反應能否

3、自發(fā)那么我們該如何判斷一個過程，一個反應能否自發(fā)進行呢？一個過程或者一個反應要自發(fā)的進行是否進行呢？一個過程或者一個反應要自發(fā)的進行是否要符合什么條件呢？要符合什么條件呢？【探究】以【探究】以“物體由高處自由下落物體由高處自由下落”為代表，探究自發(fā)為代表，探究自發(fā)過程中有哪些變化趨勢。過程中有哪些變化趨勢。自然界中水總是從高處往低處流；自然界中水總是從高處往低處流；電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動；電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動；室溫下冰塊自動融化；室溫下冰塊自動融化；觀察下列自發(fā)進行的化學反應，找出它們的共同之處觀察下列自發(fā)進行的化學反應，找出它們的共同之處(1)(1)鈉與

4、水反應：鈉與水反應： 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) H=368 kJmol-1(2)(2)鐵生銹：鐵生銹：3Fe (s)+3/2O2 (g)=Fe2O3 (s) H=824 kJmol-1(3)(3)氫氣和氧氣反應：氫氣和氧氣反應： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6 kJmol-11919世紀，化學家們曾認為決定化學反應能否世紀，化學家們曾認為決定化學反應能否自發(fā)進行的因素是反應熱：放熱反應可以自自發(fā)進行的因素是反應熱：放熱反應可以自發(fā)進行，而吸熱反應則不能自發(fā)進行。你同發(fā)進行，而吸熱反應則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎？請舉例說明。意

5、這種觀點嗎？請舉例說明。一、反應焓變與反應方向一、反應焓變與反應方向 舉例舉例 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4 4Fe(OH)3(s) H=-444.3kJmol-1 NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq) +CO2(g)+H2O(l) H=37.30kJmol-1 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H=178.2kJmol-1注意：注意：（1 1）焓判據(jù)只能用于判斷自發(fā)過程的方向，）焓判據(jù)只能用于判斷自發(fā)過程的方向，能否實現(xiàn)要看具體條件；能否實現(xiàn)要看具體條件；（2 2）焓判據(jù)只判斷一定條件化學反應能否自發(fā)進行，）焓判據(jù)只判斷

6、一定條件化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關。與化學反應速率無關。（3 3）反應焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素，但）反應焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素，但不是唯一因素不是唯一因素 自發(fā)過程的體系自發(fā)過程的體系趨向于從趨向于從高能狀態(tài)高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)低能狀態(tài)( (這時體系會對外部做功或釋放熱量，焓變小于這時體系會對外部做功或釋放熱量，焓變小于0)0)，這一經(jīng)驗規(guī)律就是這一經(jīng)驗規(guī)律就是焓判據(jù)焓判據(jù)，是判斷化學反應進行方，是判斷化學反應進行方向的向的判據(jù)之一判據(jù)之一。一、反應焓變與反應方向一、反應焓變與反應方向 你已知道，固體硝酸銨，氯化鈉和蔗糖都能你已知道，固體硝酸銨，氯化鈉和

7、蔗糖都能溶于水，它們?nèi)芙獾倪^程與焓變有關嗎？是溶于水，它們?nèi)芙獾倪^程與焓變有關嗎？是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行？什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進行？二、反應熵變與反應方向二、反應熵變與反應方向 閱讀課本閱讀課本P36倒數(shù)第二段倒數(shù)第二段（一）熵（一）熵（S S）：）： 1.1.描述體系混亂度的物理量描述體系混亂度的物理量 2.2.符號：符號：S 單位：單位：Jmol-1K-1 3. 3.大小判據(jù)：大小判據(jù)： （1 1）物質(zhì)的混亂度：）物質(zhì)的混亂度：體系混亂度越大，熵值越大；體系混亂度越大，熵值越大； （2 2）同一條件：）同一條件：不同物質(zhì)的熵值不同；不同物質(zhì)的熵值不同； （3 3

8、）物質(zhì)的存在狀態(tài)：）物質(zhì)的存在狀態(tài)：S(g) S(l) S(s)。 墨水滴入水中墨水滴入水中氣體的擴散氣體的擴散熵增加過程固體的溶解固體的溶解( (二二) )反應熵變反應熵變: :反應產(chǎn)物的總熵與反應物總熵之差反應產(chǎn)物的總熵與反應物總熵之差 (1)(1)符號：符號：S (2)(2)表達式表達式：S =S(生成物生成物) S (反應物反應物) (3) (3)正負判斷：正負判斷：( (閱讀課本閱讀課本P37P37第三、四段第三、四段) ) 氣體體積增大的反應，氣體體積增大的反應，S0, ,熵增加反應熵增加反應 氣體體積減小的反應，氣體體積減小的反應，S 0S0結論：熵增加（結論：熵增加（S S0

9、0）有利于反應的自發(fā)進行）有利于反應的自發(fā)進行注意：注意：（1 1）熵變只是反應能否自發(fā)進行的一種因素；）熵變只是反應能否自發(fā)進行的一種因素；（2 2）熵變（）熵變（S S）只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)，與）只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無關；變化的途徑無關；（3 3）熵判據(jù)只判斷一定條件化學反應能否自發(fā)進行，）熵判據(jù)只判斷一定條件化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關。與化學反應速率無關。總結：自發(fā)過程的兩大變化趨勢：總結：自發(fā)過程的兩大變化趨勢：（1 1）能量趨于減?。┠芰口呌跍p小( (焓減）焓減）（2 2）混亂度趨于增大（熵增）混亂度趨于增大（熵增） 在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程

10、將導致在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理。是在體系的熵增大，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增原理。是在用來判斷化學反應方向時就稱為熵判據(jù)用來判斷化學反應方向時就稱為熵判據(jù) 二、反應熵變與反應方向二、反應熵變與反應方向 練習：練習：1.能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是（能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是（ ）A.A. 水總是自發(fā)的由高處往低處流水總是自發(fā)的由高處往低處流B.B. 放熱反應容易自發(fā)進行，吸熱反應不能自發(fā)進行放熱反應容易自發(fā)進行，吸熱反應不能自發(fā)進行C.C. 有序排列的火柴散落時成為無序排列有序排列的火柴散落時成為無序排列D.D. 多次洗牌后，撲克牌的毫

11、無規(guī)律的混亂排列的幾率大多次洗牌后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大2.已知石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為：已知石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為：C(石墨，石墨，s)+O2（g）= CO2 （g） H=-393.5 kJmol-1C(金剛石，金剛石，s)+O2（g） = CO2 （g） H=-395.4 kJmol-1關于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是（關于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是（ ）A.A.石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)進行的過程石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)進行的過程B.B.金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是自發(fā)進行的過程金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是自發(fā)進行的過程C.C.石墨比金剛石能量低石

12、墨比金剛石能量低D.D.金剛石比石墨能量低金剛石比石墨能量低ABC3.下列過程屬于熵增加的是（下列過程屬于熵增加的是（ ）A.A.固體的溶解過程固體的溶解過程B.B.氣體擴散過程氣體擴散過程C.C.水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水D.D.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)4.下列說法中，正確的是（下列說法中，正確的是（ ）A.A.自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減小或不變自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減小或不變B.B.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn)C.C.自發(fā)反應在任何條件下均能實現(xiàn)自發(fā)反應在任何條件下均能實現(xiàn)D. D. 同一物質(zhì)的固、液、氣

13、三種狀態(tài)的熵值相同同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同5. .下列反應中在高溫下不能自發(fā)進行的是（下列反應中在高溫下不能自發(fā)進行的是（ ）A.A.CO(g)=C(s) +1/2O2(g) B.B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)C.C.(NH4) 2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)D.D.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)ABBA1.1.判據(jù)：判據(jù)：H-TH-TS S2.2.判據(jù)與反應的自發(fā)性：判據(jù)與反應的自發(fā)性： 0 0 0 反應不能自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行3.3.適用判據(jù)應注意的問題：適用判據(jù)應注意的問題：（1 1）判斷反應的自發(fā)性要結合）判斷反應的

14、自發(fā)性要結合H H和和S S， 利用利用H-TH-TS S進行判斷進行判斷（2 2）條件是一定）條件是一定溫度、壓強溫度、壓強下下（3 3）反應具有自發(fā)性，只能說明這個反應有進行的）反應具有自發(fā)性，只能說明這個反應有進行的趨勢趨勢，但這個反應到底能不能反應，那還要看反應，但這個反應到底能不能反應，那還要看反應進行的進行的限度限度和反應進行的和反應進行的速率速率。三、焓變與熵變對反應方向的共同影響三、焓變與熵變對反應方向的共同影響H-TH-TS S2KClO3(s)= 2KCl(s)+3O2(g)H=-78.3kJmol-1 S=494.4 Jmol-1K-1 CO(g)=C(s,石墨石墨)+1

15、/2O2(g)H=110.5kJmol-1 S=-89.4 Jmol-1K-1 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2 (g)= 4Fe(OH)3(s)H=-444.3kJmol-1 S=-280.1 Jmol-1K-1NH4HCO3 (s)+CH3COOH(aq)=CO2 (g) +CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=37.30kJmol-1 S=184.0 Jmol-1K-1 放熱反應的焓變小于零，熵增加反應的熵變大放熱反應的焓變小于零，熵增加反應的熵變大于零，都對于零，都對H-TH-TS S0 0有所貢獻，因此放熱反應有所貢獻，因此放熱反應和熵增加有利于反應自發(fā)進行（課本和

16、熵增加有利于反應自發(fā)進行（課本P37-38P37-38）。）。一定一定能能自自發(fā)反應發(fā)反應一定一定不能不能自發(fā)反應自發(fā)反應低溫低溫下能下能自發(fā)反應自發(fā)反應高溫高溫下能下能自發(fā)反應自發(fā)反應拓展視野拓展視野1.下列說法完全正確的是下列說法完全正確的是 ( ) A. 放熱反應均是自發(fā)反應放熱反應均是自發(fā)反應 B. S為正值的反應均是自發(fā)反應為正值的反應均是自發(fā)反應 C. 物質(zhì)的量增加的反應，物質(zhì)的量增加的反應，S為正值為正值 D. 如果如果H和和S均為正值，當溫度升高時，反應可能均為正值，當溫度升高時，反應可能 自發(fā)進行自發(fā)進行2.下列反應中，下列反應中，S最大的是最大的是 ( ) A. CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) B. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) C. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) D. CuSO4(s)+5H2O(l)CuSO45H2O(s)3.某反應某反應AB(g)=C(g)+3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應在低溫下能自發(fā)進行，則該反應的在低溫下能自發(fā)進行，則該反應的H、S應為應為 ( ) A. H 0 B. H 0，S 0，S 0 D. H 0，S 0DAC