人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向课文配套课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向课文配套课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了能量判据，也叫焓判据，温馨提醒，混乱度，熵判据等内容，欢迎下载使用。

如何表示化学反应进行的快慢？
如何表示化学反应的限度？
那么如何判断化学反应进行的方向？
学完本节我们一起来揭晓答案
自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；墨水扩散；食盐溶解于水；火柴棒散落等。
1、自发过程：在一定条件下，不需要外力(光、电等外部力量)作用就能自动进行的过程；
2、非自发过程：在一定条件下，需持续借助人为作用才能进行的过程。或者说何在一定条件下，需要外界做功才能进行的过程。
一、自发过程与非自发过程
特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。如水由高处流向低处。
非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。
1、自发反应:在一定条件下无需外界（光、电能等）帮助就能自动进行的反应,或具有发生的可能性的反应称为自发反应。
☆特征：具有方向性，即反应在某个方向在一定条件下是自发的，其逆方向的反应在该条件下肯定不自发。
非自发反应:必须借助某种外力才能进行的反应
2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑
CO2和H2O通过光合作用（借助光能）生成葡萄糖
自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器 ，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。
(1)、自发反应需要的“一定条件”和非自发反应需要的“外力作用”的区别。(2)、自发反应是一种趋势，与反应速率无关。(3)、“非自发反应”和“不能发生的反应”的差别。
自发反应一定能发生反应，而非自发反应一定不能发生反应吗？【提示】　自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如C的燃烧是一个自发反应，但要想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生。
(1) 一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助可以是如通电、光照等。(2)自发反应在恰当条件下才能实现。
三、判断化学反应方向的依据
能量判据（焓判据）∶体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H ﹤0）。即△H＜0的反应有自发进行的倾向
对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。
焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。
放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向 ------- 焓（△H）判据
但是，有不少吸热反应也能自发进行， 如∶NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4（aq）+H2O（l） △H（298K）=＋37.3KJ/ml 还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行，如在室温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度（1200K）下则能自发进行。
由此可见，△H < O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H < O
运用能量判据主要依据反应焓变，而焓变（△H）的确是一个与反应能否自发进行的因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。
（1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具体条件；（2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。（3）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素
思考：什么因素驱动了吸热反应的自发进行？
衡量体系混乱程度的物理量。体系的混乱程度越大(无序)，熵越大。
密闭条件下，体系有从有序自发的转变为无序的倾向
(1)熵:在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向称为熵。熵是衡量一个体系混乱度的物理量,即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。由大量粒子组成的体系中，用熵来描述体系的混乱度，混乱度越大,体系越无序,体系的熵就越大。或者说熵值越大，体系混乱度越大。它是热力学上用来表示混乱度状态的物理量，符号为S，单位：J·ml-1·K-1
混乱度：表示体系的不规则或无序状态。——混乱度的增加意味着体系变得更加无序
(2)物质熵大小的判断①体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。②物质的存在状态:对于同一物质,等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关,气态时熵值最大,固态时熵值最小,而液态时介于二者之间,物质的状态与熵大小的关系:S(g)>S(l)>S(s)。③与物质的分子结构有关:S(CH4) < S(C2H6) < S(C3H8) < S(C4H10)I、物质组成越复杂,熵值越大II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多,熵值越大④熵值与物质的量的关系： 物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
(3)熵变（符号△S） 化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变。用△S表示。 △S=S产物总熵－S反应物总熵混乱度越大，熵值越大。△S ＞0 说明反应的混乱度增大。
导致熵增(△S＞0）的一些因素
1、同一物质状态改变：2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。3、反应过程中气体物质的量增多的反应。4. 生成气体的反应。
(4)熵变与反应方向①含义:大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向,导致体系的熵增大，这是自然界的普遍规律。②规律:大多数熵增加的反应都能自发进行。 ③局限性:少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行,如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。 ④结论:熵变是影响反应自发进行的因素之一,但不是唯一因素。
【思考】什么样的体系,自发过程才向着熵增的方向进行?
提示:孤立体系或绝热体系。
熵与环境：污染就是熵增的同义词，低碳就是低熵。熵增就是污染
熵与信息：熵是量度我们对一个系统的“不知程度”的量
生命的基本特征是新陈代谢，从熵的角度看新陈代谢实际上是生命体汲取低熵排出高熵物质的过程。当系统的总熵变小于零时，生命处在生长、发育的阶段，向着更加高级有序的结构迈进。当总熵变为零时，生命体将维持在一个稳定、成熟的状态，而总熵变大于零的标志则是疾病、衰老、死亡。—— 《生命是什么》
熵与宇宙：宇宙，它的过去应该是能量温度极高，有极度规律的质点，不断膨胀，演变成现在的宇宙 -— 霍金《时间简史》
熵判据——又称熵增原理
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大（△S＞0）这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断过程的方向的又一个因素，又称为熵判据。
固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程。都是熵增的过程。
2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g)
(NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)
产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（ △S ＞0），为熵增加的反应。许多熵增反应在常温常压下能自发进行，有些在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（△S＞0）。且△S越大，越有利于反应自发进行。
结论：△S > O有利于反应自发进行，自发反应不一定要△S > O
思考与讨论：自发反应一定是熵增加的反应吗？
-10℃的液态水能自动结冰成为固态，铝热反应是熵减反应，2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)也是熵减反应，它们在一定条件下也可自发进行。故熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是惟一因素。因此熵判据判断过程的方向也是不全面的。
1、物质具有能量趋于降低的趋势
2、物质有混乱度趋于增加的趋势
焓判据与熵判据判断反应的自发性
△H<0 △S>0
焓变 熵变 反应的自发性
要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S
△H<0 △S<0
△H>0 △S>0
△H>0 △S<0
1、能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据。
2、熵判据：自发过程的本质取向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是反应方向判断的熵判据。
(2)对于密闭体系，在恒压和不作其他功的条件下发生变化，吸收或放出的热量等于体系的焓的变化。
(3)在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称作熵。
(4)同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。
说明：(1)自发过程取向于最低能量状态的倾向(即能量判据)；自发过程取向于最大混乱度的倾向(即熵判据)
3、化学反应方向的复合判据（----自由能△Ｇ） 在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔG=ΔH-TΔS<0(自由能减小)的方向进行,直至达到平衡状态。在恒温、恒压下，用G判断化学反应在该状况时自发进行的方向显得更为科学（当G <0时可自发进行）。
(1)ΔH<0、ΔS>0时,则ΔH-TΔS<0,任何温度下反应均能自发进行。(2)ΔH>0、ΔS<0时,则ΔH-TΔS>0,任何温度下反应均不能自发进行。(3)ΔH>0、ΔS>0时,则ΔH-TΔS在较高温度时可能小于零,所以高温有利于反应自发进行。
(4)ΔH<0、ΔS<0时,则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零,所以低温有利于反应自发进行。
低温时＞０,高温时＜０
低温时＜０,高温时＞０
∆H<0 ∆S>0所有温度下反应自发进行
∆H>0 ∆S>0高温下反应自发进行
∆H<0 ∆S<0低温下反应自发进行
∆H<0 ∆S<0所有温度下反应不能自发进行
(5)当∆H<0, ∆S<0 ,或∆H>0 ,∆S>0 时,反应是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时，熵变影响为主，而温度影响的大小要∆H、∆S的具体数值而定。
小结：“大大高温，小小低温”
放热反应 熵减反应
判断下列反应的进行趋势
NH3(g) + HCl(g) == NH4Cl(s)
△G = △H - T△S
 H > 0  S > 0
NH4Cl(s) == NH3(s) + HCl(g)
1．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和过程发生的速率。例如：金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。再如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。
2．在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如：石墨经高温高压还是可以变为金刚石的；水泵可以把水从低水位升至高水位。实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。
例题1:对于化学反应能否自发进行,下列说法中错误的是(　　)A.若ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行B.若ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行C.若ΔH>0,ΔS>0,低温时可自发进行D.若ΔH<0,ΔS<0,低温时可自发进行
练习:某反应2AB(g) C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温时能自发进行,则该反应的ΔH、ΔS应为(　　)A.ΔH<0、ΔS>0　　　　B.ΔH<0、ΔS<0C.ΔH>0、ΔS>0 D.ΔH>0、ΔS<0
解析:A项,ΔH<0、ΔS>0时,ΔH-TΔS在任何温度下小于0;B项,ΔH<0,ΔS<0时,ΔH-TΔS在低温下可能小于0;C项,ΔH>0、ΔS>0时,ΔH-TΔS在高温下可能小于0;D项,ΔH>0、ΔS<0时,ΔH-TΔS在任何温度下大于0。
例2：下列说法正确的是( )A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发性的。B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变C、自发反应在恰当条件下才能实现。D、自发反应在任何条件下都能实现。
解析：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发的；自发反应的熵不一定增大 ，可能减少，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。
(1)自发反应一定很容易发生。 (　　)(2)O2转化变为O3时,熵减小。 (　　)(3)同种物质气态时熵值最大。 (　　)(4)合成氨反应N2+3H2 2NH3　ΔH<0,高温有利于其自发进行。 (　　)(5)能自发进行的反应不一定真的能发生。 (　　)(6)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程。 (　　)
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
2.研究过程自发性的目的是(　　)A.判断过程的方向 B.确定过程是否一定发生C.判断过程发生的速率 D.判断过程的热效应
解析:研究过程的自发性用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生、过程发生的速率、过程的热效应等。
3.下列反应中,在一定温度下,属于自发进行的吸热反应的是(　　)A.NaOH与HCl反应B.CO与O2点燃C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应D.SO3与H2O反应
解析:题中4个反应在一定温度下都可自发进行,但只有C项是吸热反应。
4.反应CH3OH(l)+NH3(g)=CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发向右进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·ml-1,该温度下|ΔH-TΔS|=17 kJ·ml-1,则下列选项中正确的是(　　)A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0
解析:根据方程式可知该反应的ΔS>0,如果ΔH<0,则该反应在任何温度下都自发进行,不符合事实,故ΔH=+17 kJ·ml-1>0,所以选A项。
5.某化学反应的ΔH=-122 kJ·ml-1,ΔS=+231 J·ml-1·K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行(　　)A.在任何温度下都能自发进行B.在任何温度下都不能自发进行C.仅在高温下自发进行D.仅在低温下自发进行
解析:题中ΔH<0、ΔS>0,故必有ΔH-TΔS<0,故在任何温度下都能自发进行。