1、让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 1.了解自发过程和化学反应的自发性。 2.能从已有的知识和生活经验初步了解焓变和熵变对化学 反应方向的影响。 3.能用焓判据和熵判据说明化学反应进行的方向。 重点难点 焓减与熵增与化学反应方向的关系。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 联想、质疑联想、质疑 汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不 完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气完全燃烧所产生的一氧化碳，它们是现代城市中的大气 污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来
2、污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来 处理汽车尾气：处理汽车尾气： 2NO2NO（g g） + 2CO+ 2CO（g g） = N= N2 2（g g） + 2CO+ 2CO2 2（g g） 你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？ 习近平在全国生态环境保护大会上强调: 坚决打好污染防治攻坚战 推动生态文明建设迈上新台阶 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系自然界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系 生活知识，列举一些能自动发生的过程？生活知识，列举一些能自动发生的过程？
3、让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 【讨论交流】请同学们列举生活中自发进行的过程。这些 现象有什么共性？ 自自 由由 落落 体体 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 自发反应：自发反应： 在在一定条件一定条件下下不不需外界帮助就能需外界帮助就能自动自动进行的进行的反应反应. . 自发过程：自发过程： 在在一定条件一定条件下，下，不不借助外部力量就能借助外部力量就能自动自动进行的过程。进行的过程。 一.自发过程和自发反应自发过程和自发反应 特征特征：具有方向性，即过程的某方向在一定条件下是自：具有方向性，即过程的某方向在一定条件下是自 发的，而逆反应在该条件下是不自发的。
4、发的，而逆反应在该条件下是不自发的。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 化学反应中的自发过程化学反应中的自发过程 (1)(1)钠与水反应：钠与水反应： 2Na(s)+2H2Na(s)+2H2 2O(l)=2NaOH+HO(l)=2NaOH+H2 2(g) (g) H=H=368 kJ/mol368 kJ/mol ( (2)2)铁生锈：铁生锈： 3Fe(s)+3/2O3Fe(s)+3/2O2 2(g)(g)+xH+xH2 2O(l)O(l)=Fe=Fe2 2O O3 3 H H2 2O O(s)(s)H=H=- -824 kJ/mol824 kJ/mol (3)(3)氢气和氧气反应
5、氢气和氧气反应：2 2H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l) O(l) H=H=571.6kJ/mol571.6kJ/mol 思考思考1：从能量角度看这些自发反应的共同点是什么？结合 前面列举的生活中自发过程的例子,说明为什么放热反应能 自发进行？ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 二、自发过程的焓判据二、自发过程的焓判据 自发过程的体系趋向于从自发过程的体系趋向于从高能状态高能状态转变为转变为低能状态低能状态( (这时体这时体 系会对外部做功或释放热量系会对外部做功或释放热量) )，放热反应（，放热反应（H H0 0）中体系能量降）中体系能
6、量降 低，因此具有自发进行的倾向，科学家由此提出用焓变判断反应低，因此具有自发进行的倾向，科学家由此提出用焓变判断反应 进行的方向，这就是进行的方向，这就是焓判据焓判据。 若若H H 000，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。，正向反应不能自发进行，而逆向反应能自发进行。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+CH(s)+CH3 3COOH(aq)=COCOOH(aq)=CO2 2(g)+CH(g)+CH3 3COONHCOONH4 4(aq)+H(aq)+H2 2O(l) O(l) H= H= 37.30kJ/mol37.30kJ/
7、mol 自发反应一定要自发反应一定要H OH O ？ 结论：结论：HOHO有利于反应自发进行，自发反应不一定要有利于反应自发进行，自发反应不一定要HOHS(l)S(s) 熵增熵增 熵增熵增 固态固态 液态液态 气态气态 2、气体分子总数增多的反应是熵增的反应。 3、固体的溶解过程、液体扩散过程和气体扩散过 程等熵增。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 自发反应一定是熵增加的反应吗？ 2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S=39.35Jmol-1K-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因素,但不是惟一因素。
8、 4、熵判据的局限性： 1）自发过程不一定熵增（零下水结冰） 2）熵增不一定自发（石灰石高温分解） 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）4Fe（OH）3（s） H 0 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H0 分别从焓判据和熵判据的角度分析上述反应是否自发反应？ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 正确判断一个化学反应能否自发进行正确判断一个化学反应能否自发进行, ,必须必须综合考虑焓变综合考虑焓变H H 和熵变和熵变S S 美国物理化学家吉布斯美国物理化学家吉布斯 美国物理化学家、数学美国物理化学家、数学 物理
9、学家。物理学家。 他奠定了化学热力学的他奠定了化学热力学的 基础。基础。 提出了吉布斯自由能提出了吉布斯自由能与与 吉布斯相律。吉布斯相律。 他创立了向量分析并将他创立了向量分析并将 其引入数学物理之中。其引入数学物理之中。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 体系自由能变化（ G ）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的 影响：G= H - T S。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）。 该状况下能否自发进行该状况下能否自发进行 自发进行 不自发进行 高温高温时 低温时 高温自发 低温自发 H H 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力
10、 同同课课异构异构 G=G=H H - -T TS S 四.复合判据（自由能变化G） 当G0时，反应为非自发反应 当G=0时，反应达到平衡状态 注：1）恒温恒压 2）T为热力学温度，单位是“开” 3）G0过程自发 4）过程的自发性只是用于判断过程的方向，不能确定一定 会发生 5）没有外界干扰 6）平衡状态G=0 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 H H S S 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 知识应用知识应用 本节课一开始提出处理汽车尾气的反应：本节课一开始提出处理汽车尾气的反应：2NO2NO（g g） + 2CO+ 2CO（g g） = N= N2 2（g g）
11、 + 2CO+ 2CO2 2（g g），已知，），已知，298K298K、101KPa101KPa下，该反应下，该反应H = H = - - 113.0 KJmol113.0 KJmol- -1 1 ，S = S = - -143.5 143.5 JmolJmol- -1 1KK- -1 1 请判断是否可行？请判断是否可行？ G =G =H H- -T TS =S =- -113.0 KJmol113.0 KJmol- -1 1 - -298K298K ( (- -143.5Jmol143.5Jmol- -1 1KK- -1 1) )1010- -3 3 = = - - 69.68 KJmol
12、69.68 KJmol- -1 1 0 0 因此，室温下反应能自发进行。因此，室温下反应能自发进行。 注意注意 该反应速率极慢，需要使用催化剂来加速反应。该反应速率极慢，需要使用催化剂来加速反应。 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 经过本节课的学习，同学们收获了什么？经过本节课的学习，同学们收获了什么？ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 1 1、下列反应中，、下列反应中，在不能在不能自发进行的是自发进行的是( )( ) D. CO(g)D. CO(g)C(s)C(s)1/2O1/2O2 2 (g) (g) B. 2NB. 2N2 2O O5 5(g)(g)4NO4N
13、O2 2(g)(g)O O2 2(g)(g) A. (NHA. (NH4 4) )2 2COCO3 3(s)(s)NHNH4 4HCOHCO3 3(s)+NH(s)+NH3 3(g)(g) C. MgCOC. MgCO3 3(s)(s)MgO(s)MgO(s)COCO2 2(g)(g) D 熵减 熵增 熵增 熵增 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 2 2、下列说法正确的是、下列说法正确的是( )( ) A A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自 发性的发性的 B B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小、自发反应一定
14、是熵增大，非自发反应一定是熵减小 或不变或不变 C C、自发反应在一定条件下才能实现。、自发反应在一定条件下才能实现。 D D、自发反应在任何条件下都能实现。、自发反应在任何条件下都能实现。 C 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 3、25和1.01105Pa时，反应2N2O5（g） 4NO2（g）+O2（g）H+56.76kJmo1，自发 进行的原因是（ ） A吸热反应 B放热反应 C熵减少的反应 D熵增大效应大 于热效应 D 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 通过本节课的学习，同学们还有通过本节课的学习，同学们还有 什么疑问可以大胆的提出来！什么疑问可以大胆的提出来！ 【质疑释疑质疑释疑】 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构 熵与环境熵与环境 熵增就是污染熵增就是污染 熵与社会熵与社会 熵增就是混乱熵增就是混乱 熵与生命熵与生命 熵增就是衰老熵增就是衰老 自律总是比懒散痛苦，自律总是比懒散痛苦， 放弃总是比坚持轻松，放弃总是比坚持轻松， 不忘初心，逆熵做功，砥砺前行！不忘初心，逆熵做功，砥砺前行！ 让课让课堂堂绽绽放魅力放魅力 同同课课异构异构
