魯科版高中華學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理（選修）《化學(xué)反應(yīng)的方向》課件

（魯科版）化學(xué)反應(yīng)原理（選修）（魯科版）化學(xué)反應(yīng)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(dòng)；位高的地方向電位低的地方流動(dòng)；(3)室溫下冰塊自動(dòng)室溫下冰塊自動(dòng)融化；融化；(4)墨水?dāng)U散；墨水?dāng)U散；(5)食鹽溶解于水。食鹽溶解于水。自發(fā)反應(yīng)：自發(fā)反應(yīng)：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： 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(qiáng)溫度和壓強(qiáng)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(dòng)進(jìn)行的過程。部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。自發(fā)反應(yīng)：自發(fā)反應(yīng)： 在一定溫度和壓強(qiáng)下，不借助光、電等外部力在一定溫度和壓強(qiáng)下，不借助光、電等外部力量即能進(jìn)行，或具有發(fā)生的可能性的反應(yīng)稱為自發(fā)量即能進(jìn)行，或具有發(fā)生的可能性的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。反應(yīng)。那么我們該如何判斷一個(gè)過程，一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)那么我們該如何判斷一個(gè)過程，一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行呢？一個(gè)過程或者一個(gè)反應(yīng)要自發(fā)的進(jìn)行是否進(jìn)行呢？一個(gè)過程或者一個(gè)反應(yīng)要自發(fā)的進(jìn)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(dòng)；電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動(dòng)；室溫下冰塊自動(dòng)融化；室溫下冰塊自動(dòng)融化；觀察下列自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，找出它們的共同之處觀察下列自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，找出它們的共同之處(1)(1)鈉與水反應(yīng)：鈉與水反應(yīng)： 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(yīng)：氫氣和氧氣反應(yīng)： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6 kJmol-11919世紀(jì)，化學(xué)家們曾認(rèn)為決定化學(xué)反應(yīng)能否世紀(jì)，化學(xué)家們曾認(rèn)為決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素是反應(yīng)熱：放熱反應(yīng)可以自自發(fā)進(jìn)行的因素是反應(yīng)熱：放熱反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進(jìn)行。你同發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進(jìn)行。你同意這種觀點(diǎn)嗎？請舉例說明。意這種觀點(diǎn)嗎？請舉例說明。一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)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(shí)現(xiàn)要看具體條件；能否實(shí)現(xiàn)要看具體條件；（2 2）焓判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，）焓判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)。與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)。（3 3）反應(yīng)焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素，但）反應(yīng)焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)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(shí)體系會對外部做功或釋放熱量，焓變小于這時(shí)體系會對外部做功或釋放熱量，焓變小于0)0)，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律就是焓判據(jù)焓判據(jù)，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方，是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的向的判據(jù)之一判據(jù)之一。一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向一、反應(yīng)焓變與反應(yīng)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，氯化鈉和蔗糖都能溶于水，它們?nèi)芙獾倪^程與焓變有關(guān)嗎？是溶于水，它們?nèi)芙獾倪^程與焓變有關(guān)嗎？是什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進(jìn)行？什么因素決定它們的溶解過程能自發(fā)進(jìn)行？二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)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）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(kuò)散氣體的擴(kuò)散熵增加過程固體的溶解固體的溶解( (二二) )反應(yīng)熵變反應(yīng)熵變: :反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物總熵之差反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物總熵之差 (1)(1)符號：符號：S (2)(2)表達(dá)式表達(dá)式：S =S(生成物生成物) S (反應(yīng)物反應(yīng)物) (3) (3)正負(fù)判斷：正負(fù)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(yīng)，氣體體積增大的反應(yīng)，S0, ,熵增加反應(yīng)熵增加反應(yīng) 氣體體積減小的反應(yīng)，氣體體積減小的反應(yīng)，S 0S0結(jié)論：熵增加（結(jié)論：熵增加（S S0 0）有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行）有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行注意：注意：（1 1）熵變只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一種因素；）熵變只是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)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(guān)；變化的途徑無關(guān)；（3 3）熵判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，）熵判據(jù)只判斷一定條件化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)。與化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)。總結(jié)：自發(fā)過程的兩大變化趨勢：總結(jié)：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)過程將導(dǎo)致在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理。是在體系的熵增大，這一經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做熵增原理。是在用來判斷化學(xué)反應(yīng)方向時(shí)就稱為熵判據(jù)用來判斷化學(xué)反應(yīng)方向時(shí)就稱為熵判據(jù) 二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向二、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向 練習(xí)：練習(xí)：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(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行放熱反應(yīng)容易自發(fā)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行C.C. 有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列有序排列的火柴散落時(shí)成為無序排列D.D. 多次洗牌后，撲克牌的毫無規(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(xué)方程式分別為：已知石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)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(guān)于金剛石和石墨的相互轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是（關(guān)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(jìn)行的過程石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)進(jìn)行的過程B.B.金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程金剛石轉(zhuǎn)化為石墨是自發(fā)進(jìn)行的過程C.C.石墨比金剛石能量低石墨比金剛石能量低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(kuò)散過程氣體擴(kuò)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(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變B.B.自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)C.C.自發(fā)反應(yīng)在任何條件下均能實(shí)現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在任何條件下均能實(shí)現(xiàn)D. D. 同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(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(yīng)中在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行的是（下列反應(yīng)中在高溫下不能自發(fā)進(jìn)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(yīng)的自發(fā)性：判據(jù)與反應(yīng)的自發(fā)性： 0 0 0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行3.3.適用判據(jù)應(yīng)注意的問題：適用判據(jù)應(yīng)注意的問題：（1 1）判斷反應(yīng)的自發(fā)性要結(jié)合）判斷反應(yīng)的自發(fā)性要結(jié)合H H和和S S， 利用利用H-TH-TS S進(jìn)行判斷進(jìn)行判斷（2 2）條件是一定）條件是一定溫度、壓強(qiáng)溫度、壓強(qiáng)下下（3 3）反應(yīng)具有自發(fā)性，只能說明這個(gè)反應(yīng)有進(jìn)行的）反應(yīng)具有自發(fā)性，只能說明這個(gè)反應(yīng)有進(jìn)行的趨勢趨勢，但這個(gè)反應(yīng)到底能不能反應(yīng)，那還要看反應(yīng)，但這個(gè)反應(yīng)到底能不能反應(yīng)，那還要看反應(yīng)進(jìn)行的進(jìn)行的限度限度和反應(yīng)進(jìn)行的和反應(yīng)進(jìn)行的速率速率。三、焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響三、焓變與熵變對反應(yīng)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)+1/2O2(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(yīng)的焓變小于零，熵增加反應(yīng)的熵變大放熱反應(yīng)的焓變小于零，熵增加反應(yīng)的熵變大于零，都對于零，都對H-TH-TS S0 0有所貢獻(xiàn)，因此放熱反應(yīng)有所貢獻(xiàn)，因此放熱反應(yīng)和熵增加有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行（課本和熵增加有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行（課本P37-38P37-38）。）。一定一定能能自自發(fā)反應(yīng)發(fā)反應(yīng)一定一定不能不能自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)低溫低溫下能下能自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)高溫高溫下能下能自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)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(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)放熱反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng) B. S為正值的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)為正值的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng) C. 物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，S為正值為正值 D. 如果如果H和和S均為正值，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)可能均為正值，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)可能 自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行2.下列反應(yīng)中，下列反應(yīng)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(yīng)某反應(yīng)AB(g)=C(g)+3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的H、S應(yīng)為應(yīng)為 ( ) A. H 0 B. H 0，S 0，S 0 D. H 0，S 0DAC