高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向评课课件ppt

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1.知道化学反应是有方向的。2.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。3.知道不能单独使用焓变和熵变判断反应进行的方向。
化学反应的方向1.实验发现,大多数　放热　反应是可以自发进行的,但是不能只根据化学反应是　吸热　的还是　放热　的来判断化学反应进行的方向,因为实验还证明,有些　吸热　反应也可以自发进行。 
2.实验发现,自发过程进行的方向是从混乱度　小　向混乱度　大　的方向进行,化学上用　熵　(符号为　S　)来度量这种混乱的程度。同一种物质,　气　态时熵值最大,　固　态时熵值最小。 3.熵　增　(即ΔS>0)的反应能自发进行,但是有些熵　减　(即ΔS<0)的反应也能自发进行。所以不能只根据　熵增或熵减　来判断化学反应进行的方向。 4.大量事实证明,综合考虑　焓变　和　熵变　可以判断反应进行的方向。 
微思考1能自发进行的化学反应都是放热反应或熵增的反应吗? 提示:不一定。有些吸热反应或者熵减的反应也能自发进行。微思考2反应2N2O5(g)══4NO2(g)+O2(g)　ΔH>0能自发进行的依据是什么?提示:该反应是熵增过程。
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)反应进行的方向与ΔH、ΔS有关。(　　)(2)NH4Cl(s)══NH3(g)+HCl(g)的ΔS>0。(　　)(3)同一种物质,气态时熵值最大,固态时熵值最小。(　　)(4)ΔS>0的反应都是自发进行的反应。(　　)(5)能自发进行的反应常温下一定能发生,但反应速率不能确定。(　　)
2.下列说法正确的是(　　)。A.在常温下,放热反应一般能自发进行,吸热反应都不能自发进行B.NH4HCO3(s)══NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)ΔH=+185.7 kJ·ml-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向答案:B
解析:有些熵增大的吸热反应可以自发进行,如NH4HCO3的分解,A项错误,B项正确;分析一个化学反应的自发性要将焓变和熵变综合起来,C项错误;D项中使用催化剂只能改变化学反应的速率,不能改变化学反应进行的方向。
3.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·ml-1)的变化:关于该反应的下列说法中,正确的是(　　)。A.ΔH>0,ΔS>0B.ΔH>0,ΔS<0C.ΔH<0,ΔS<0D.ΔH<0,ΔS>0答案:C
解析:根据图像可知,反应物能量高于生成物能量,为放热反应,即ΔH<0,又知反应为气体体积缩小的反应,即ΔS<0,C项正确。
化学反应方向的判断重难归纳1.化学反应方向与焓变的关系。(1)能自发进行的反应多数为放热反应(ΔH<0)。例如:NaOH(aq)+HCl(aq)══NaCl(aq)+H2O(l),2Na(s)+2H2O(l)══2NaOH(aq)+H2(g),CaO(s)+H2O(l)══Ca(OH)2(aq)。
(2)有些吸热反应在一定条件下也能自发进行(ΔH>0)。例如:2N2O5(g)══4NO2(g)+O2(g),NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)══CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l),CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g)。
(3)结论:①化学反应的方向与反应的焓变有关,但不能只根据焓变判断反应的方向。②大多数放热反应能自发进行。③能自发进行的吸热反应,体系的混乱程度一定增大(即熵增)。
2.化学反应方向与熵变的关系。(1)许多熵增的反应在一定条件下可以自发进行。例如:2H2O2(aq)══2H2O(l)+O2(g),CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g),C(s,石墨)+H2O(g)══CO(g)+H2(g)。(2)有些熵减的反应,在一定条件下也可以自发进行。例如:NH3(g)+HCl(g)══NH4Cl(s),Ca(OH)2(aq)+CO2(g)══CaCO3(s)+H2O(l)。
(3)结论:①化学反应的方向与反应的熵变有关,但不能只根据熵变判断反应的方向。②熵增且放热的化学反应能自发进行。③能自发进行的熵减的化学反应,一定是放热反应。
3.自由能判据。在等温、等压条件下的封闭体系中,可用ΔG的值来判断反应能否自发进行。ΔG=ΔH-TΔS<0,反应能自发进行;ΔG=ΔH-TΔS=0,反应处于平衡状态;ΔG=ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。温度与反应方向的关系:
吸热反应一定不能自发进行吗?试举例说明。提示:不一定。多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应能自发进行。如氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应。
典例剖析已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”。一定条件下,下列反应不能自发进行的是(　　)。A.2O3(g)══3O2(g)　ΔH<0B.2CO(g)══2C(s)+O2(g)　ΔH>0C.N2(g)+3H2(g)══2NH3(g)　ΔH<0D.CaCO3(s)══CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0答案:B
解析:A项,ΔH<0,ΔS>0的反应一定能自发进行;B项,ΔH>0,ΔS<0的反应一定不能自发进行;C项,反应是ΔH<0,ΔS<0的反应,一定条件下可以自发进行;D项,反应是ΔH>0,ΔS>0的反应,一定条件下可以自发进行。
方法归纳 化学反应方向的判断。在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与焓变有关,又与熵变有关。(1)在恒温、恒压条件下,反应能否自发进行,由ΔG=ΔH-TΔS的值来决定。(2)复合判据只适用于判断恒温、恒压条件下的反应能否自发进行,不适用于判断其他条件。
(3)反应的自发性只能用于判断反应的方向性,反应是否能实现,还要看具体的条件。过程的自发性只是一种趋势,过程要发生,必须具备一定的条件。
学以致用1.下列说法不正确的是(　　)。A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,放热反应具有自发进行的倾向B.在同一条件下物质有不同的熵值,其体系的混乱程度越大,熵值越大C.自发反应是指不需要条件就能发生的反应D.一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关答案:C
解析:ΔH-TΔS<0,反应能自发进行,一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关,焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,放热反应具有自发进行的倾向,但不一定自发,A、D两项正确;根据熵增原理,体系的混乱程度越大,熵值越大,B项正确;有的自发反应需要在一定条件下才能发生,C项错误。
2.某化学反应的ΔH=-122 kJ·ml-1,ΔS=-431 J·ml-1·K-1,则以下关于此反应的自发性描述中正确的是(　　)。A.在任何温度下都能自发进行B.仅在低温下能自发进行C.仅在高温下能自发进行D.在任何温度下都不能自发进行答案:B解析:ΔH<0,ΔS<0时低温有利于自发进行。
易错提醒 (1)一般来说,如果一个过程是自发的,则其逆过程往往是非自发的。(2)自发反应和非自发反应是可能相互转化的,某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应,如2NO(g)+O2(g)══2NO2(g)是常温下的自发反应,而在高温条件下其逆反应是自发反应。
(3)过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生以及过程发生的速率,如涂有防锈漆和未涂有防锈漆的铜制品器件,它们发生腐蚀过程的自发性是相同的,但只有后者可以实现。
1.下列说法不正确的是(　　)。A.铁生锈和氢气燃烧均为自发放热过程B.冰融化的过程中,熵值增大C.无热效应的自发过程是不存在的D.同一物质固态时熵值最小答案:C
解析:铁生锈和氢气燃烧均为放出热量的自发过程,A项正确;冰融化时有序性减弱,混乱度增加,即熵值增大,B项正确;物质由有序转化为无序时,不一定发生热效应,如分子的扩散现象,C项错误;同一物质在固态时有序性最高,熵值最小,D项正确。
2.以下自发反应能用焓判据来解释的是(　　)。A.硝酸铵自发地溶于水B.H2O(l)══H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·ml-1C.(NH4)2CO3(s)══NH4HCO3(s)+NH3(g)　ΔH=+74.9 kJ·ml-1D.2H2(g)+O2(g)══2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·ml-1答案:D
解析:A项可用熵的增加来解释其自发过程;B、C两项反应后气体体积增大,其自发过程可结合熵的增加来解释;D项是放热反应,由于反应放热有利于反应的自发进行,故可用焓判据来解释说明。
3.“熵”表示体系的混乱度,它的符号是“S”。下列变化中,ΔS<0的是(　　)。A.3Fe(s)+4H2O(g)══Fe3O4(s)+4H2(g)B.2NO2(g)══N2O4(l)C.2IBr(l)══I2(s)+Br2(g)D.(NH4)2CO3(s)══2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)答案:B解析:气态转变为液态时ΔS<0。
4.25 ℃和1.01×105 Pa时,反应2N2O5(g)══4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+109.8 kJ·ml-1,自发进行的原因是(　　)。A.是吸热反应B.是放热反应C.是熵减小的反应D.熵增效应大于焓增效应答案:D解析:根据热化学方程式可知,该反应是吸热反应,是熵增的反应,吸热反应不利于反应自发进行,熵增反应有利于反应自发进行,所以该反应的熵增效应大于焓增效应。
5.有一化学平衡mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是(　　)。A.ΔH>0,ΔS>0B.ΔH<0,ΔS>0C.ΔH>0,ΔS<0D.ΔH<0,ΔS<0答案:C解析:由图像知压强越大,A的转化率越高,故m+n>p+q,故ΔS<0;温度越高,A的转化率越大,则正反应为吸热反应,故ΔH>0。
6.在化学反应A(g)+B(g) 2C(g)+D(g) ΔH=Q kJ·ml-1过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。(1)Q　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 (2)熵变ΔS　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 (3)该反应　　　(填“能”或“不能”)自发进行。 (4)升高温度平衡常数K　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),平衡向　　　　(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 答案:(1)<　(2)>　(3)能　(4)减小　逆反应