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《化学反应进行的方向》ppt课件(人教版高二化学选修4)

1、教师:XX老师 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 第4节 化学反应进行的方向 第二章 化学反应速率和化学平衡 人 教 版 高 中 化 学 选 修 4 ( 高 二 ) 知识目标: 1.通过日常生活中所见所闻以及常见的化学反应,了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性。 2.通过“有序”和“无序”的对比,引出熵的概念。 3.通过日常生活中的见闻,明确根据反应的焓变和熵变的大小,只能判断反应自发进行的可能性,不能决定反 应是否一定发生或反应速率的大小。 能力目标: 1.通过已有知识及日常生活中的见闻,构建化学反应方向的判据。 2.学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式

2、,构建新知识。 学习重难点 重点:熵判据。 难点:焓减与熵增与化学反应方向的关系。 课前导入 生活中的自发过程 课前导入 自发过程的共同特点: 课前导入 高能状态高能状态 低能状态低能状态 水总是自发地从高处往水总是自发地从高处往 低处流低处流有趋向于最低能有趋向于最低能 量状态的倾向。量状态的倾向。 1. 自发过程:在一定条件下,不借助外部力量就能自动进行的过程 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。 3.非自发反应 :在一定条件下,需要外界做功才能进行的反应。 4.关系:条件改变,非自发反应可能转变为自发反应 一. 化学反应的方向 1、自发

3、反应一定能自动进行,而非自发反应一定不能发生,这句话对吗?说明 理由。 【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。 【思考与交流】 下列过程和反应属于自发进行的是 A、物体由高处自由下落 B、电解水 C、钠与水反应 D. 电动水泵将水由低抽到高处 E、氢气与氧气点燃生成水 F、在室温下水结成冰 G、一缕花香可以溢满居室 I、一滴墨水染红一盆清水 J、铁在潮湿空气中发生锈蚀 K、石灰石的分解 自发过程: A CE G I J 非自

4、发过程 B D F K 【思考与交流】 如何判断一个过程,一个反应能否自发进行? 二. 化学反应进行方向的判断 酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点? 从能量角度分析它们为什么可以自发? 【思维建模】 日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律能量判据(焓判据)体 系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外做功或者释放热量H 0)。 结论:(1)放热反应过程中体系能量降低, 因此具有自发进行的倾向。 (2)焓减的反应(放热)一般自发进行,但也有一些吸热反应能自发进行。 如:2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+1

5、0H2O(l) 1.从能量判断(焓判据) 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: C(金刚石、s)+O2(g) CO2(g) H1395.41kJ/mol C(石墨、s)+O2(g) CO2(g) H2393.51kJ/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 A C 课堂练习 只能判断一定条件下化学反应能否自发进行,与化学反应速率无关 H 0,有利于反应自发进行,但自发反应不一定H 0。 条件改变,自发反应和非自发反应可能相互转化(某一条件

6、下的自发反应在另一条件下可能是 非自发反应)如: CaO+CO2 = CaCO3;常温下为自发反应,高温条件下其逆反应是自发反应。 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol H 0有利于反应自发进行,但自发反应不一定要H 0 有利于反应自发进行。 2、反应自发进行的熵判据 1、判断下列反应的熵变 D. CO(g)C(s)1/2O2 B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g) A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) C. MgCO3(s)Mg

7、O(s)CO2(g) 熵减 熵增 熵增 熵增 课堂练习 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H=+56.7kJ/mol (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol 这两个反应都是吸热反应,但却能自发进行,为什么? 两个反应都是混乱度增大的反应。 2、反应自发进行的熵判据 2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) S=39.35Jmol-1K-1 结论:S 0 有利于反应自发进行,自发反应不 一定要S 0 . 熵变是反应能否自发进行一个 因素,但不是唯一因素。 -10的液态水能自动结冰成为固态, S 0 . 自发反

8、应一定是熵增加的反应吗? 因此,熵判据判断过程的方向也是不全面的 2、反应自发进行的熵判据 3、自由能判据 正确判断一个化学反应 是否能够自发进行,必须综合考虑反应的焓变和熵变 (1)自由能(恒温、恒压) G=H - T S 符号:G ;单位:Jmol1 T(K)=273+t() (2)自由能大小判断依据: 当G0时,反应不自发进行; 当G=0时,可逆反应到达平衡状态。 2、反应自发进行的熵判据 1、恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 (1)H 0; S 0 (2)H 0; S 0 (3)H 0; S 0 (4)H 0; S 0 自发 非自发 不一定 不一定 2、判断这两个反应什么条件下自发进

9、行? (1)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) H 0;S 0 (2)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H(298K)= + 178.2kJmol-1, S(298K)= + 169.6Jmol-1K-1 低温可行 高温可行 课堂练习 H S H0 S0 高温下 反应自发进行 H0 S0 所有温度下 反应不能自发进行 H0 所有温度下 反应自发进行 H0 S0, S0 ,或H0 ,S0 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。 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

10、程 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。 【注意】 1. 25和1.01105Pa时,反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.76 kJ/mol, 自发进行的原因是( ) A.是吸热反应 B.是放热反应 C.是熵减少的反应 D.熵增大效应大于能量效应 D D 课堂练习 、能量判据(焓判据): 判据之一 、熵判据: 能量最低原理焓减小有利于反应自发。 熵增原理。判据之一 、复合判据:焓判据结合熵判据 当G0时,反应不自发进行; 当G=0时,可逆反应到达平衡状态 G=H - T S 小结 1、 下列说法中正确的是

11、( ) A.凡是放热反应都是自发的,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小或不变 C.熵增加且放热的反应一定是自发反应 D.非自发反应在任何条件下都不能实现 C 2、以下自发反应可用焓判据来解释的是( ) A、硝酸铵自发地溶于水 B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g);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 D 课堂练习 教师:XX老师 MENTAL HEALTH COUNSELING PPT 感谢各位的仔细聆听 第二章 化学反应速率和化学平衡 人 教 版 高 中 化 学 选 修 4 ( 高 二 )