高二化学浙江专用苏教版选修4课件：2.2.1化学反应的方向

栏目 导引
专题2 化学反应速率与化学平衡
想一想 3．反应：Zn＋H2SO4===H2↑＋ZnSO4是熵增 加的反应吗？从熵变、焓变的角度来分析，该 反应能否自发进行？ 提示：该反应有气体生成，是熵增加的反应。 熵增加的化学反应通常能自发进行，所以从熵 变的角度来分析该反应能自发进行；该反应是 放热反应，放热反应通常能自发进行，所以从 焓变的角度来分析该反应能自发进行。
栏目 导引
专题2 化学反应速率与化学平衡
自主体验
1．冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是 () A．ΔH＞0，ΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔS＞0D．ΔH＜0，ΔS＜0 解析：选C。冰融化是吸热过程所以ΔH＞0，物 质由固态变为液态是熵增加过程所以ΔS＞0。
栏目 导引
专题2 化学反应速率与化学平衡
栏目 导引
专题2 化学反应速率与化学平衡
若ΔH＞0，正向反应通常__不__能___自发进行， 而逆向反应__能____自发进行。反应的__焓__变____ 是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
栏目 导引
专题2 化学反应速率与化学平衡
想一想 2．所有的自发反应都是放热反应的这种说法 对吗？说明理由。 提示：多数能自发进行的反应是放热反应， 有些吸热反应也能自发进行。如： 2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===BaCl2＋2NH3↑ ＋10H2O(ΔH＞0)。
温度下则能自发进行。如：
△
CaCO3(s)=====
CaO(s)＋CO2(g)
栏目 导引
专题2 化学反应速率与化学平衡
要点归纳
化学反应方向与焓变ΔH关系 1．自发过程总是能够对外界做功，消耗自身 能量，而自身能量降低。自发反应也是一个自 发过程。因而化学反应也自发地向能量低的方 向进行。化学反应中ΔH的变化也体现了体系 能量的变化，所以ΔH可作为自发反应是否发 生的一个判断依据，简称为“能量判据”。

练习1
已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： ① C(金刚石、s)+O2(g) ＝CO2(g) △H1＝－395.41kJ/mol ② C(石墨、s)+O2(g) ＝ CO2(g) △H2＝－393.51kJ/mol 关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是 A. 金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B. 石墨转化成金刚石是自发进行的过程 C. 石墨比金刚石能量低 D. 金刚石比石墨能量低
【解析】不对，某些自发反应需要在一定条件下才能 自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。例如甲 烷燃烧是自发反应，但需要点燃或加热才能发生；石灰石 分解为氧化钙和二氧化碳常温下为非自发反应，在高温下 可以发生。
练习1：过程的自发性的作用是( ) A. 判断过程的方向 B. 确定过程是否一定会发生 C. 判断过程发生的速率 D. 判断过程的热效应
一、自发过程与自发反应
1、自发过程：在一定条件下不需要外力作用就可以 自动进行的过程。
☆共同特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
2、自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以 自发地进行到显著程度，就称为自发反应。
☆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。
练习2
下列反应中，由熵判据不能自发进行的是 A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) 熵增 B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g) D. CO (g)＝C(s)＋1/2O2(g)
练习2
下列反应中，由熵判据不能自发进行的是 A. (NH4 )2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) 熵增 B. 2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) 熵增 C. MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g) D. CO (g)＝C(s)＋1/2O2(g)

2020/4/1
3.△H<0，△S<0该反应在较低温度下能自发进行
➢如：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)
4.△H>0，△S>0该反应在较高温度下能自发进行
➢如：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)
2020/4/1
说出下列反应中的焓变，熵变， 及自发性
• CO2(s)→CO2(g)
△H>0△S>0自发
2020/4/1
有序
混乱
2020/4/1
三、熵变与反应方向
• 研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一
因素——体系的混乱度（熵S）
• 熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。
对于同一物质：S（g）﹥S（l）﹥S（s）
• 熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变.用△S表示。
△S=S生成物总熵－S反应物总熵 反应的△S越大,越有利于反应自发进行
注意：(1)一定条件指：一定的温度和压强 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.
2020/4/1
2020/4/1
（P39交流与讨论） 下列反应是室温能否自发进行？如能， 写出相应的化学方程式
1.水分解生成氢气和氧气的反应 2.氯气与溴化钾溶液的反应 3.乙烯与溴单质的反应 4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应
2020/4/1
小结：
焓变和熵变对反应方向的共同影响 •能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低 能状态（△H＜0）。 •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。
2020/4/1
注意
1．反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能 确定反应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。 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。

学
方 案
2．知道焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反
设
计 应进行的方向。
当
堂
双
基
达
课
标
前
自
主
导
学
菜单
SJ ·化学 选修4
教
学
目
标
分
析
课
●教学地位
堂 互
动
探
教 学
本课时重点介绍了决定化学反应进行的方向的因素不是 究
方
案 设
由单一的焓变、熵变因素决定，而是由焓变、熵变共同决定，
计
教材对知识点要求不高，只是了解。
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基
达
课
标
前
自
主
导
学
菜单
SJ ·化学 选修4
教
学
目
标
分 析
自发过程和自发反应
课
堂
1.定义
互
动
教
在一定条件下，不用借助外力就可以 自动进行
的过程。
探 究
学
方 案
2．特点：由能量 较高 状态向能量 较低 状态转化。
设
计
3．自发反应
当
堂
在一定温度和压强下，无需外界帮助就能 自发进行 的
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
SJ ·化学 选修4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
教 学 目 标 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
SJ ·化学 选修4
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标

随着社会的高速发展，大气污染越来越严重，科学调查表明 ：
汽车尾气是大气污染主要原因之一，主要污染物是一氧化氮以 及一氧化碳。为了减轻大气污染，科学家提出了以下反应来处 理汽车尾气：2NO + 2CO = N2+ 2CO2你能否判断这一方案是否可
行？有没有理论依据？
2020/5/29
1
第二单元 化学反应的方向和限度 第一课时 化学反应的方向
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △S=－39.35J•mol-1•K-1
结论：△S > O有利于反应自发进行， 自发反应不一定要△S > O
熵变是反应能否自发进行一个 因素, 但不是惟一因素。
2020/5/29
12
四、焓变与熵变对反应方向的共同 影响（自由能变化）
△ G=△H—T △S
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。
2020/5/29
19
3、下列说法正确的是∶（ ）C
A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是 非自发的；
B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵 减少或不变；
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。
D 4、自发进行的反应一定是∶（ ）
A、吸热反应； B、放热反应； C、熵增加反应；D、熵增加和放热反应。
2020/5/29
20
5、250C和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）； △H=＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是∶（ ）
A、是吸热反应；
B、是放热反应；

【探究】下列自发过程熵变的特点
1、冰→ 液态水 → 水蒸气 2、氯化钠晶体溶于水
3、自发进行的吸热反应：
N2O5分解： 2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) △H=+56.7kJ/mol
碳酸铵的分解： (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9 kJ/mol
高 山 流 水
冰雪融化
花开花谢
镁条燃烧：Mg(s)+O2(g)=MgO(s) 酸碱中和：H++OH-=H2O 铁器暴露在潮湿空气中会生锈：
3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)
甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧：
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)
观察下列几个自发进行的化学反应，找出它们的共同之处
NH4HCO3 (s)+CH3COOH(aq)=CO2 (g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) △H=37.30kJ/mol △S=184.0J/mol/K
二、反应方向的判据：△H-T△S
△H-T△S
< 0 反应自发进行 = 0 反应达平衡状态
> 0 反应不能自发进行
练习：
1.能用能量判据判断下列过程的方向的是 （A）
钠与水反应2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)△H=－368 kJ/mol (2)铁生锈：3Fe (s)+3/2O2 (g)=Fe2O3 (s) △H=－824 kJ/mol (3)氢气和氧气反应：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) △H=－571.6kJ/mol

方向 ΔH ΔS 自发 >0 >0 自发 <0 <0 自发 <0 >0 自发 <0 <0

化学反应方向在生产生活中的应用
汽车尾气的主要污染物是一氧化氮以及燃烧不完全 所产生的一氧化碳,它们是现代化城市的重要大气污染物, 为了减轻汽车尾气造成的大气污染,有人提出通过2NO(g) + 2CO(g) == N2(g) + 2CO2(g) 来处理汽车尾气。
已知， 298K、101KPa 2NO(g) + 2CO(g) == N2(g) + 2CO2(g) △H = - 113.0 kJ·mol-1
阅读下列几段话，体会“熵与环 境”、 “熵与生命”的关系。
熵与环境 熵增就是污染 （有害气体排放） （垃圾随意丢弃）
……
熵与生命
衰老是生命系统的熵 的一种长期的缓慢的 增加，也就是说随着 生命的衰老，生命系 统的混乱度增大，当 熵值达极大值时即死 亡，这是一个不可抗 拒的自然规律。
根据所学知识和已有的生活经 验，分析以下变化在常温下能否自 发进行，这些反应的焓变和熵变是 否有利于反应自发。
变化 CO2 (s) → CO2 (g) 2Mg(s) + O2 (g) = 2MgO(s) 2K(s) + 2H2O (l) =2 K+(aq) +2OH-(aq) + H2 (g) Ag+(aq) +Cl-(aq) =AgCl(s) ΔH=-51.1 kJ·mol-1
克劳修斯（ Clausius ） （1822－1888）
德国物理学家 、数学家
水的不同聚集状态的混乱程度
物质熵值的特点：
Ⅰ 同一物质: S(g) ＞ S(l) ＞ S(s)

M 目标导航 UBIAODAOHANG
Z 知识梳理 HI SHI SHU LI
D 典例透析 IAN LI TOU XI
知识点1 知识点2 知识点3
反应焓变与反应方向的关系 【例题1】 实验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。对 此说法下列叙述中,正确的是( ) A.所有的放热反应都是自发进行的 B.所有的自发反应都是放热的 C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素 D.焓变是决定反应是否具有自发性的判据 解析多数能自发进行的反应都是放热反应,并不是所有自发进行 的反应都是放热反应。 答案C
M 目标导航 UBIAODAOHANG
Z 知识梳理 HI SHI SHU LI
D 典例透析 IAN LI TOU XI
二、判断化学反应方向的依据 1.焓判据 以下反应都是放热反应,也都是自发反应: C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 217.5 kJ·mol-1 2Na(s)+Cl2(g) 2NaCl(s) ΔH=-822 kJ·mol-1 4Fe(s)+3O2 2Fe2O3(s) ΔH=-1 648.4 kJ·mol-1 H2(g)+F2(g) 2HF(g) ΔH=-546.6 kJ·mol-1
Z 知识梳理 HI SHI SHU LI
D 典例透析 IAN LI TOU XI
一、化学反应的方向 1.自发过程 在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。 2.自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。
1.如果某反应具有自发性,该反应就一定会发生吗? 提示反应的自发性只能用于判断反应发生的方向,不能确定反应 是否一定会发生和反应发生的速率。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。

问题导学 即时检测 一 二 三
自主预习 合作探究
一、反应焓变与反应方向
活动与探究 你对焓判据有何全面认识? 答案:多数自发进行的化学反应是放热反应,无论是放热反应还是吸热反应都有 可能自发进行。
问题导学 即时检测 一 二 三
自主预习 合作探究
迁移与应用 例1实验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的 是( ) A.所有的放热反应都是自发进行的 B.所有的自发反应都是放热的 C.焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 D.焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据 解析:并非所有自发进行的化学反应都是放热反应,也不是所有的放热反应都能 自发进行,焓变和熵变都是影响化学反应能否自发进行的因素。 答案:C
3.有些吸热反应在室温下不能自发进行,但在较高温度下能自发进行。如碳酸 钙在室温下不能分解,但高温下可以分解。
问题导学 即时检测 一 二 三
自主预习 合作探究
二、反应熵变与反应方向
活动与探究 你对熵判据有何认识? 答案:反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一因素。 也就是说,熵减反应也可能发生。
2CO(g),气体的物质
的量增大,为熵增加的反应;气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程,为熵减
小的过程;CaCO3(s)的分解产生了气体,为熵增加反应。 答案:C
问题导学 即时检测 一 二 三
自主预习 合作探究
迁移训练2下列反应中属于熵值增大的是( )
A.Ag++Cl- AgCl↓ B.C+H2O(g) CO+H2 C.N2+3H2 2NH3 D.CO+H2O(g) CO2+H2
目标导航 预习导引 一 二

△H = -1648.4 kJ· mol-1
H2(g) + F2(g) = 2HF(g)
△H = -546.6 kJ· mol-1
共同特点： 都是△H < 0 的反应，即放热反应
1、自发反应的能量判据(焓判据)
反应物的总能量高
放 热 反 应
△H＜0
生成物的总能量低 化学反应总是由从高能状态转变为低能状态的倾向 (△H﹤0)
2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g) △H = -78.03 kJ· mol-1 △G = △H - T△S
反应可自发进行
△S = +1110 J· mol-1· K-1
= -78.03 kJ· mol-1 –298K×1.110 KJ· mol-1· K-1＜0 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s) 反应可自发进行
A、硝酸铵自发地溶于水
吸热 B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)
△H＜0
△H=+56.7kJ/mol
C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
△H=+74.9 kJ/mol
√
D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
△H=-571.6 kJ/mol
2、下列说法不正确的是（ C ） A、焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进
行的反应都是放热反应
B、在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越
√
√
大，熵值越大
C、 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热
× D、一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关 √