2020化学新素养同步鲁教选修4（课件+讲义+素养练）：第2章第1节　化学反应的方向.ppt

1、1 完成课前学习 探究核心任务 第第1节节 化学反应的方向化学反应的方向 学业要求学业要求 素养对接素养对接 知道化学反应是有方向的知道化学反应是有方向的，知道化学反知道化学反 应的方向与反应的焓变和熵变有关应的方向与反应的焓变和熵变有关。 模型认知：能从焓变和熵变的角度认识模型认知：能从焓变和熵变的角度认识 反应的方向反应的方向。 2 完成课前学习 探究核心任务 知知 识识 梳梳 理理 知识点一知识点一、反应焓变与反应方向反应焓变与反应方向 1.自发过程自发过程 (1)含义：在温度和压强一定的条件下含义：在温度和压强一定的条件下，不借助光不借助光、电等电等_就能就能_ 的过程的过程。 外力外

2、力 自动进行自动进行 3 完成课前学习 探究核心任务 (2)特点：特点： 体系趋向于从体系趋向于从_状态转变为状态转变为_状态状态(体系对外部体系对外部_或者或者 _热量热量)。 在密闭条件下在密闭条件下，体系有从体系有从_自发转变为自发转变为_的倾向的倾向。 (3)自然界中的自发过程：自然界中的自发过程： 自然界中的水由高处往低处流自然界中的水由高处往低处流。 日常生活中日常生活中，气温升高气温升高，冰雪自动融化冰雪自动融化。 铁器暴露于潮湿的空气中会生锈铁器暴露于潮湿的空气中会生锈。 高能高能 低能低能 做功做功 释放释放 有序有序 无序无序 4 完成课前学习 探究核心任务 2.反应焓变与

3、反应方向的关系反应焓变与反应方向的关系 (1)能自发进行的化学反应多数是能自发进行的化学反应多数是H_0的反应的反应。 (2)有些有些H0的反应也能自发进行的反应也能自发进行。 结论：反应焓变与反应能否自发进行有关结论：反应焓变与反应能否自发进行有关，但但_决定反应能否自发进行的决定反应能否自发进行的 唯一因素唯一因素。 越大越大 6 完成课前学习 探究核心任务 2.反应熵变反应熵变 (1)概念：概念：_与与_之差之差。 (2)计算式：计算式：S_。 (3)正负判断依据正负判断依据 物质由固态到液态物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程由液态到气态或由固态到气态的过程，S_0，是熵

4、是熵 _的过程的过程。 气体体积增大的反应气体体积增大的反应，熵变通常都是熵变通常都是S_0，是熵是熵_的反应的反应。 气体体积减小的反应气体体积减小的反应，熵变通常都是熵变通常都是S_0，是熵是熵_的反应的反应。 反应产物总熵反应产物总熵 反应物总熵反应物总熵 S(反应产物反应产物)S(反应物反应物) 增加增加 增加增加 减小减小 7 完成课前学习 探究核心任务 3.熵变与反应方向熵变与反应方向 (1)熵熵_有利于反应的自发进行有利于反应的自发进行。 (2)某些熵某些熵_的反应在一定条件下也能自发进行的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：反应熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素结论：反应

5、熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但但_唯一因素唯一因素。 增加增加 减小减小 不是不是 8 完成课前学习 探究核心任务 知识点三知识点三、焓变与熵变对反应方向的共同影响焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.反应方向的判据反应方向的判据 2.文字表述文字表述 (1)HTS_0 反应能自发进行反应能自发进行。 (2)HTS0 反应达到平衡状态反应达到平衡状态。 (3)HTS_0 反应不能自发进行反应不能自发进行。 在在_、_一定的条件下一定的条件下，自发反应总是向自发反应总是向HTS_的方向的方向 进行进行，直至达到直至达到_状态状态。 温度温度 压强压强 0( ) 自自 我我 检检 测测

6、10 完成课前学习 探究核心任务 2.下列关于焓变和熵变的说法正确的是下列关于焓变和熵变的说法正确的是( ) A.化学反应的焓变与反应的方向有关化学反应的焓变与反应的方向有关，化学反应的熵变与反应的方向无关化学反应的熵变与反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向，化学反应的熵变不能决定化学反化学反应的熵变不能决定化学反 应的方向应的方向 C.焓变为负的反应都能自发进行焓变为负的反应都能自发进行，熵变为正的反应也都能自发进行熵变为正的反应也都能自发进行 D.化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素化学反应的焓变和熵变都不

7、是决定化学反应能否自发进行的唯一因素 解析解析 一个反应的一个反应的HTS0”或或“0 (2)0 (3)0 (4)0 12 完成课前学习 探究核心任务 学习任务一学习任务一、化学反应进行方向的判断方法化学反应进行方向的判断方法 【交流思考交流思考】 自然界中的水总是从高处流向低处；室温下自然界中的水总是从高处流向低处；室温下，冰块会自动融化冰块会自动融化，这些都是自发的这些都是自发的 过程过程，那么那么，对于一个化学反应能不能自发进行呢对于一个化学反应能不能自发进行呢？用什么来判断一个化学反应用什么来判断一个化学反应 能否自发进行能否自发进行？ 提示提示 略略 13 完成课前学习 探究核心任务

8、 【名师点拨名师点拨】 1.利用化学反应原理判断的几种方法利用化学反应原理判断的几种方法 (1)相对强酸相对强酸(碱碱)生成相对弱酸生成相对弱酸(碱碱)。 (2)氧化性强还原性强的物质反应向氧化性弱还原性弱的物质的转化氧化性强还原性强的物质反应向氧化性弱还原性弱的物质的转化。 (3)不稳定性物质向稳定性物质的转化不稳定性物质向稳定性物质的转化。 (4)符合复分解反应条件下的溶液中的反应符合复分解反应条件下的溶液中的反应。 14 完成课前学习 探究核心任务 2.用焓变和熵变判断反应的方向用焓变和熵变判断反应的方向 判断一定温度判断一定温度、压强条件下反应的方向时压强条件下反应的方向时，应同时考虑

9、焓变与熵变两个因素应同时考虑焓变与熵变两个因素，用用 HTS作为判据作为判据。在温度在温度、压强一定的条件下压强一定的条件下，自发反应总是向自发反应总是向HTS0，表明反应不能自发进行表明反应不能自发进行。 15 完成课前学习 探究核心任务 【典例典例1】 下列反应在任意温度下一定能自发进行的是下列反应在任意温度下一定能自发进行的是_(填序号填序号) 。 2NaCl= 通电通电 2NaCl2 2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g) H78.03 kJ mol 1 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJ mol 1 4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=

10、4Fe(OH)3(s) H444.3 kJ mol 1 CO(g)=C(s，石墨，石墨)1 2O2(g) H 110.5 kJ mol 1 16 完成课前学习 探究核心任务 答案答案 解析解析 反应需要通电才能进行，故该反应为非自反应需要通电才能进行，故该反应为非自发反应；发反应；H0，任意，任意 温度下都有温度下都有 HTS0，S0，在，在 高温下高温下(TH S )时，时，HTS0，反应能自发进行，反应能自发进行，TH S 时反应不能自发进行；时反应不能自发进行； H0， S0， 在低温下， 在低温下(TH S )时，时， HTS0， S0，该反应任意温度下都不能自发反应。，该反应任意温度

11、下都不能自发反应。 17 完成课前学习 探究核心任务 变式训练变式训练1 下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A.能自发进行的反应一定能迅速发生反应能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B.非自发进行的反应一定不可能发生反应非自发进行的反应一定不可能发生反应 C.能自发进行的反应实际可能没有发生反应能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D.常温下，常温下，2H2O= 电解电解 2H2O2，即常温下水的分解反应是自发反应，即常温下水的分解反应是自发反应 18 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 HTS这个判据指的是在温度这个判据指的是在温度、压强一定的条件下压强一定的条件下，化学反应自动

12、发化学反应自动发 生的趋势生的趋势，即反应发生的可能性即反应发生的可能性，它并不能说明在该条件下一个可能自发进行的它并不能说明在该条件下一个可能自发进行的 化学反应能否实际发生化学反应能否实际发生，因为化学反应能否实际发生还涉及到反应速率问题因为化学反应能否实际发生还涉及到反应速率问题，所所 以以A不正确；非自发不含有不正确；非自发不含有“不可能不可能”之意之意。例如例如，水的分解在常温常压下是非水的分解在常温常压下是非 自发的自发的，但在通直流电条件下但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他能量只不过消耗了其他能量， 所以选项所以选项B不正确；水在常温常压下

13、通电才发生分解不正确；水在常温常压下通电才发生分解，即借助于外力才能使它发即借助于外力才能使它发 生生，所以是非自发反应所以是非自发反应，所以所以D不正确不正确。 答案答案 C 19 完成课前学习 探究核心任务 学习任务二学习任务二、化学反应的方向与化学反应的方向与HTS的关系的关系 【合作交流合作交流】 合成氨反应是一个可逆反应：合成氨反应是一个可逆反应： N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.2 kJ mol 1， ， S198.2 J mol 1 K1。 。 (1)请你根据正反应的焓变分析请你根据正反应的焓变分析 298 K 下合成下合成氨反应能否自发进行？氨反应能否自发进行？

14、(2)请你根据正反应的熵变分析请你根据正反应的熵变分析 298 K 下合成氨反应能否自发进行？下合成氨反应能否自发进行？ (3)请你根据正反应的焓变和熵变分析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？下合成氨反应能否自发进行？ 20 完成课前学习 探究核心任务 提示提示 (1)能能。正反应为放热反应正反应为放热反应，由高能状态到低能状态由高能状态到低能状态，可自发进行可自发进行。 (2)不能不能。正反应为气体体积减小的反应正反应为气体体积减小的反应，S0，混乱度减小混乱度减小，不能自发不能自发。 (3)能能。GHTS92.2 kJ mol 1 298 K(198.2

15、)10 3 kJ mol1， ，K 1 33.136 4 kJ mol 1 0，反应在反应在298 K时可以自发向正反应方向进行时可以自发向正反应方向进行。 21 完成课前学习 探究核心任务 【名师点拨名师点拨】 1.若若H0，即放热的熵增加的反应即放热的熵增加的反应，所有温度下所有温度下，反应一定能自发进行反应一定能自发进行 。 2.若若H0、S0，即吸热的熵减小的反应即吸热的熵减小的反应，所有温度下所有温度下，反应一定不能自发进反应一定不能自发进 行行。 3.若若H0、S0、S0，即吸热和熵增加的反应即吸热和熵增加的反应，高温下反应能自发进行高温下反应能自发进行。 22 完成课前学习 探究

16、核心任务 【关键提醒关键提醒】 1.当焓变和熵变的作用相反且二者大小相差悬殊时当焓变和熵变的作用相反且二者大小相差悬殊时，其中的某一因素占主导地位其中的某一因素占主导地位 。 2.当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大时当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大时，温度对反应方向起决定作用温度对反应方向起决定作用。 例如：有些反应常温下不能自发进行例如：有些反应常温下不能自发进行，在高温下能自发进行；有些反应高温下在高温下能自发进行；有些反应高温下 不能自发进行不能自发进行，在低温下能自发进行在低温下能自发进行。 23 完成课前学习 探究核心任务 【典例典例2】 已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生

17、如下两个反应：已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应： CH4(g)=C(s)2H2(g)，2CH4(g)=C2H2(g)3H2(g)。某同学为了得到用某同学为了得到用 天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到了如下热力学数据在图书馆查到了如下热力学数据 ： 的的H(298 K)74.848 kJ mol 1， ，S(298 K)80.674 J mol 1 K1 的的H(298 K)376.426 kJ mol 1， ，S(298 K)220.211 J mol 1 K1 已知焓变和熵变随温度变化很小已知焓变和熵变随温度变化很小。

18、请帮助这位同学考虑如下问题：请帮助这位同学考虑如下问题： (1)判断判断反应高温自发还是低温自发：反应高温自发还是低温自发：_(填填“高温高温”或或“低温低温”)。 (2)通过计算判断通过计算判断反应在常温下能否自发进行反应在常温下能否自发进行_。 (3)求算制取炭黑的允许温度范围求算制取炭黑的允许温度范围_。 (4)为了提高甲烷的碳化程度为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是你认为下面四个温度中最合适的是_(填字填字 母编号母编号)。 A.905.2 K B.927 K C.1 273 K D.2 000 K 24 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 (1) 反应的反应的

19、HTS0，S0，所以该，所以该 反应自发进行所需要的温度条件为反应自发进行所需要的温度条件为 TH S 376.426 kJ mol 1 220.21110 3 kJ mol1 K11 709.4K。 所。 所 以反应以反应应在高温下才能自发进行。应在高温下才能自发进行。 (2) 反应在常温下时，反应在常温下时，HTS74.848 kJ mol 1 80.67410 3 kJ mol1 K 1 298 K50.807 kJ mol 10，所以该反应常温下不能自发进行。 ，所以该反应常温下不能自发进行。 (3)裂解为炭黑和裂解为炭黑和 H2时，时，HTS74.848 kJ mol 1 80.67

20、410 3 kJ mol1 K 1 T927.8 K，即裂解为炭黑的最低温度为，即裂解为炭黑的最低温度为 927.8 K。裂解为乙炔时，。裂解为乙炔时，H TS376.426 kJ mol 1 220.21110 3 J mol1 K1 T1 709.4 K，即，即 温度高于温度高于 1 709.4 K 自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度须控制在自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度须控制在 927.8 1 709.4 K。 25 完成课前学习 探究核心任务 (4)为了提高甲烷的碳化程度为了提高甲烷的碳化程度，应满足两方面要求：应满足两方面要求：温度应控制在温度应控制在927.8

21、1 709.4 K；温度越高温度越高，HTS越小越小，越有利于自发进行越有利于自发进行。所以选用所以选用1 273 K 最好最好。 答案答案 (1)高温高温 (2)不能自发进行不能自发进行 (3)927.81 709.4 K (4)C 26 完成课前学习 探究核心任务 变式训练变式训练2 灰锡结构松散灰锡结构松散，不能用于制造器皿；而白锡结构坚固不能用于制造器皿；而白锡结构坚固，可以制造器皿可以制造器皿 。现把白锡制造的器皿放在现把白锡制造的器皿放在0 、100 kPa的室内存放的室内存放，它会变成灰锡而不能继它会变成灰锡而不能继 续使用续使用(已知在已知在0 、100 kPa条件下白锡转化为

22、灰锡的反应条件下白锡转化为灰锡的反应，焓变和熵变分别为焓变和熵变分别为 H2 180.9 J mol 1； ；S6.61 J mol 1 K1)( ) A.会变会变 B B. .不会变不会变 C.不能确定不能确定 D D. .升高温度才会变升高温度才会变 27 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 在等温在等温、等压条件下等压条件下，自发反应总是向着自发反应总是向着HTS0的方向进行的方向进行，直至直至 达到平衡状态达到平衡状态。因此因此，在在0 、100 kPa条件下条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就白锡会不会变为灰锡的问题就 转化为求算反应白锡转化为求算反应白锡灰锡的灰锡的HTS的问题的问题HTS2 180.9 J mol 1 273 K(6.61 J mol 1 K1) 376.37 kJ mol 10， ，因此在该条件下白锡会因此在该条件下白锡会 变为灰锡变为灰锡。 答案答案 A 28 本节内容结束