高中化学2.4化学反应进行的方向课件新人教版选修4

例1、正误判断 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度( ) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数( ) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动( ) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化( ) (5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度( ) (6)化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数的变化取决于该反应 的反应热( )
常数表达式为Kp＝ pNp22N·pH33H 2。
三、化学反应原理在物质制备中的调控作用
1、化学反应方向的判定 (1)自发反应 在一定条件下
就能自发进行的反应称为自发反应。
(2)熵和熵变的含义 ①熵的含义
熵是衡量一个体系
的物理量。用符号 表示。同一条件下，不同物质有
不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是
mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)
c始/mol·L－1 a
b
c转/mol·L－1 mx
nx
c平/mol·L－1 a－mx b－nx
0
0
px qx
px qx
K＝a－mpxxpm··qbx－q nxn
Hale Waihona Puke 2、明确三个量的关系 (1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2)关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
思考：一个可逆反应进行的程度与平衡状态时各物质的浓度有何关系？
H2(g ) + I2(g) ⇌2HI(g)，根据平衡时的数据分析出中的规律。
序
起始时浓度mol/L
号
c0 (H2)
c0(I2)

解析： 要使反应能够自发进行， ΔH－TΔS<0， 则 － 3 即 － 94.0 kJ/mol － T×[ － 75.8×10 94.0 kJ/mol kJ/(mol· K)]<0 ， T< ＝ －3 75.8×10 kJ/mol· K 1240 K， 即只有在温度低于 1240 K 时反应才能 自发进行。
【解析】
正确解答本题，首先要明确焓判据和
熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能
变化(复合判据)进行综合分析判断，同时要注意
催化剂在化学反应中的作用。
A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自
发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即 利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能 降低反应的活化能，不能改变反应的方向。 【答案】 B
例1
(2011年湖北武汉调研)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＝＋185.57 kJ/mol，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
知能优化训练
基础自主学案
自主学习 一、自发过程和自发反应 有关化学反应进行的方向、快慢和限度是化学反应 原理的三个重要组成部分。科学家根据体系存在着 力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“ 无序”的自然现象，提出了互相关联的焓判据和熵 判据，为最终解决反应方向问题提供了必要的依据。
1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助于外力就可以 自动进行 __________的过程。 高能 (2)特点：①体系趋向于从_____状态转变为_____ 低能 释放 状态(体系对外部做功或者______能量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序 的倾向，即______原理。 熵增 2．自发反应 自发 在给定的一组条件下，可以_______地进行到显著 程度的化学反应。

5.熵判据的应用
(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。 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，为熵增加反应。 例如：C(石墨，s)＋H2O(g) ＝ CO(g)＋H2(g) (2)吸热的自发过程应为熵增加的过程 如冰的融化、硝酸铵溶于水等。 (3)无热效应的自发过程是熵增加的过程 如两种理想气体的混合等。 (4)放热的自发过程可能是熵减小的过程 。如铁生锈、 氢气燃烧、铝热反应等；也可能是熵无明显变化或增 加的过程。如金刚石和石墨的互变熵不变；活泼金属 与酸的置换反应熵增等……
事实证明，熵变是与反应能否自发进行有关的又 一个因素，但也不能作为唯一判据。
练习2
碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产
生氨气，对其说法中正确的是( AC )
A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体 系的熵增大
B.碳铵分解是因为外界给予了能量 C.碳铵分解是吸热反应，根据焓判据不能自发
二、焓判据
放热反应使体系能 量降低，能量越低 越稳定， △H < O 有利于反应自发进 行。
1.焓判据：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)，这一经验规律就是焓判据，是判断化学 反应进行方向的判据之一。
2.焓判据的应用
(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。 例如：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g) ＝
能自发进行
B. 温度、压力一定时，焓因素和熵因素共同决定
一个化学反应的方向
C. 反应焓变是决定反应能否进行的惟一因素
D. 固体的溶解过程与熵变无关
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分解 D反应中，在高温下不能自发进行的是( D )

一二
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二、化学反应进行方向的判据 1.焓判据 放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用 焓变来判断反应进行的方向。
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一二
2.熵判据 (1)熵:用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大,混乱程度越 大。符号:S。单位:J·(mol·K)-1。 (2)熵值大小的比较。 同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。 (3)熵增原理。 在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变 (符号ΔS)大于零。 (4)熵判据。 体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,因此可 用熵变来判断反应进行的方向。
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq) CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
(3)有些吸热反应常温下不能自发进行,但在较高温度下则能自 发进行(ΔH>0)。
如 CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) (4)结论:反应的焓变是与反应进行方向有关的因素之一,但不是 决定反应能否自发进行的唯一因素。
熵增、熵减的判断
【例题 2】 判断下列各变化过程是熵增加还是熵减小。
(1)NH4NO3 爆炸:
2NH4NO3(s) 2N2(g)+4H2O(g)+O2(g)。( )
(2)水煤气转化:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。
()
(3)臭氧的生成:3O2(g) 2O3(g)。( )
A.熵增大 B.熵减小
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－
ΔH＝H 生成物－H 反应物，其中 H 生成物表示生成物的焓的总量；H 反
应物
表示反应物的焓的总量。
知
新
互动探究
自发过程和非自发过程
1．自发过程 (1)在一定条件下，不用借助于 外力 就可以自动进行的过程。 反之为非自发过程。 (2)自发过程的特点 ①体系趋向于从 高能 状态转变为低能 状态(这时体系会对外 部做功或者 释放 热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向。与 有序体系相比，无序体系“更加 稳定 ”。
下列过程属非自发的是( A．水由高处向低处流 B．室温下结成冰
)
C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧 解析：自然界中水由高处向低处流、煤气的燃烧、气体从高密 度处向低密度处扩散、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向 都是非自发的。 答案：B
化学反应方向的判据
1．焓判据 用 焓变 来判断反应进行的方向。 2．熵判据 (1)熵：用来度量体系 混乱度 的物理量，用符号 S 表示。熵值 越大， 混乱度 越大 。 熵的大小： 同一种物质的三种不同状态， 熵值的大小是气态 > 液态 > 固态 。 (2)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，即熵变(符号 ΔS) 大于 零。
2．问题探究 合成氨反应是一个可逆反应： N2(g)＋ 3H2(g) ＝－92.2 kJ· mol
－1
2NH3(g)
ΔH
ΔS＝－198.2 J· mol 1· K 1。
－ －
(1)请你根据正反应的焓变和熵变分析 298 K 下合成氨反应能 否自发进行。 (2)小明查阅资料发现工业上合成氨时采用的温度是 700 K。 可 是他按照上述数据计算的结果却是反应无法自发向正反应方 向进行，你认为这是为什么？

你
知
道
吗
☆下列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的主要原因吗？
C3H8(g)+5O2(g) = 3CO2(g)+4H2O(l) △H= -2217.5 kJ·mol-1
NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(aq )
△H= -57.3KJ/mol
4Fe(s)+3O2(g)= Fe2O3(s)

人教版高二化学选修四化学反应进行 的方向 课件（2 3页ppt ）
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1、能量判据（焓判据）
反应物的总能量 高
放
热 反
△H＜0
应

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熵变是反应能否自发进行的一个因素, 但也不是唯一因素。

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跟踪练习：根据你已有的知识和经验,分析下列过程的 焓变、熵变与反应方向 焓变 熵变
① NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s)
加热
② NH4Cl(s) = NH3(g)+ HCl(g)
2KClO3(s) = KCl(s)+3O2(g) 一定可以自发进行
△H = -78.03 kJ·mol-1 △S = 494.4 J·mol-1·K-1
CO(g) = C(s,石墨)+1/2O2(g) △H = 110.5 kJ·mol-1
一定不能自发进行
△S = -89.36 J·mol-1·K-1
反应是否自发还与温度有关。
△H<0 △S<0 △H>0 △S>0

• A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵 增大；
• B、其分解是因为外界给予了能量；
• C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解； D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
D • 3.下列说法正确的是∶（
）
• A、放热反应一定是自发进行的反应；
• B、吸热反应一定是非自发进行的；
• C、自发进行的反应一定容易发生；
∆G =∆H—T∆S<0 T> ∆H/ ∆S T> -402000J.mol-1/345.7J/mol.K=-1163K
3．下列说法中，正确的是 (AB)
A．化学反应总是伴随着能量变化的
B．能够自发进行的反应不一定都是放 热反应
C．只有放热反应才能够自发进行
D．能够自发进行的反应就一定能够发 生并完成
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
△H >0 △S>0 高温可行
典例剖析∶
D • 1. 下列过程是非自发的是∶（ ）
• A、水由高处向低处流； B、天然气的燃烧；
• C、铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰
• 2. 碳酸铵〔(NH4)2CO3〕在室温下就能自发地分解
AC 产生氨气，对其说法中正确的是∶（ ）
A、凡是放热反应都是自发的，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。
6.水在273 K、1．01×105Pa时可转化为固态， 在373 K时则又可转化为气态。若分别用S(g)、 S(1)、S(s)表示水的气、液、固三种状态的熵 值，则下列表达式中，正确的是 ( B )

栏 栏 目 目 链 链 接 接
2．自发过程和自发反应可被用来完成有用功：如向下
流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被用来做功，
锌与 CuSO4溶液的反应可被设计成原电池，可将氢气燃烧应 设计成燃料电池等。
栏 目 链 接
3．非自发过程要想发生，则必须对它做功：如利用水
泵可使水从低处流向高处，通电可使水分解生成氢气和氧气。
第二章
化学反应速率和化学平衡
化学反应进行的方向
第四节
栏 目 链 接
1.了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概 念。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓 变和熵变说明化学反应的方向。
栏 目 链 接
栏 栏 目 目 链 链 接 接
要点一
栏 栏 目 目 链 链 接 接
1．自发过程 (1)含义：在一定条件下， 不用借助于外力 ________ 就可以自动进 行的过程。 高能 状态转变为 ________ 低能 栏 (2) 特点：①体系趋向于从 ________ 目 状态(体系对外部________ 做功 或者________ 释放 热量)。 ②在密闭条件下，体系有从 ________ 无序 的倾向，即________ 熵增 原理。
栏 目 链 接
高温度下则能自发进行。
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的 CaCO3 的分解反应 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ· mol－1，
栏 目 链 接
增加 即________) 熵增 的方向转 体系有自发地向混乱度 ________( 熵变 来判断反应进行的方向。 变的倾向，因此可用________

(1)许多熵增的反应是自发的。例如，固＋固―→气： 究
教
2KClO3=M=△n=O==22KCl＋3O2↑；固＋液―→气：CaCO3＋ 当
学
堂
方
双
案 设
2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。
基 达
计
(2)有些熵减的反应也可以自发进行。例如
标
Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)
课
前
综上所述，单独使用熵判据也是不全面的。
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
新课标 ·化学 选修4
教
学 目
3．复合判据：ΔG＝ΔH－TΔS
课 堂 互
标 分 析
体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ/mol)综合考
动 探
究
虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自身进行
教 的判据，ΔG＝ΔH－TΔS。
当
学
堂
方
基 达
计
标
C．仅在高温下自发进行
D．仅在低温下自发进行
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
新课标 ·化学 选修4
教
课
学
堂
目
互
标 分 析
【解析】 要使反应能够自发进行，则ΔH－TΔS<0，
动 探
究
代入数据可得：－122 kJ·mol－1－T×(－0.231 kJ·mol－1·K－
教 1)<0，解得当T<528 K时，反应可自发进行，即反应仅在低 当
当
学 方
B．是放热反应

c/mol·L-1
是
；
生成物是
；
8B 6A
（2）在2min内A、 4 C B、C三者的反应速 2
率值各是多少？该 O 反应的化学方程式
2 t/min
【化学反应速率的计算与比较】 例1：
在 2 L 密闭容器中，在一定条件下进行合
成氨的反应 3H2+N2
2NH3，先加入 H2 和
N2 各 2 mol，反应经 2 min 后，测得 N2 的物
３、溶液中，常利用颜色深浅和显色物质浓度 间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速 率。
测量锌与硫酸反应的速率 [实验用品]：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气 管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol·L-1 的硫酸、4 mol·L-1的硫酸 [实验步骤]：取两套装置，在 锥形瓶内各盛有 2 g 锌粒（颗 粒大小基本相同），分别加入 40 mL 1 mol·L-1和40 mL 4 mol·L-1的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。
D
A、4/5v(NH3)=v(O2)
B、5/6v(O2)=v(H2O)
C、2/3v(NH3)=v(H2O)
D、 4/5v(O2)=v(NO)
3．在密闭容器中 A 与 B 反应生成 C，其
反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。
已知v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系
2v(B)==3v(A)，3v(C)==2v(B)。则此反应
结论： 同一反应各物质的反应速率之比等于其化学计量数 之比。
二、化学反应的速率是通过实验测定的。
(1)测定原理 利用化学反应中与某一种化学物质的浓度 （或质量）相关的性质进行测定
（2）测定方法有∶