鲁科版高中化学选择性必修1第2章第1节化学反应的方向课件

(1)查阅资料知道该反应过程中的能量(kJ·mol-1)变化如图:
下列关于该反应的说法正确的是
(填序号)。
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH<0,ΔS>0
解析:(1)由图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,反应放热, ΔH<0;该反应为反应前后气体分子数减小的反应,则ΔS<0。 答案:(1)C
归纳拓展
焓变(ΔH) <0 >0 <0 >0
判断化学反应自发性的方法
熵变(ΔS)
>0 <0 <0 >0
反应在某状况下 能否自发进行 能自发进行 不能自发进行
取决于温度,低温自发 取决于温度,高温自发
题组例练
1.(2021·黑龙江实验中学期中)下列有关说法正确的是( B )
A.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 B.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断 C.反应 NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH>0 D.常温下,反应 C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH<0
解析:熵值指的是物质的混乱程度,同一物质的固、液、气三种状态混乱程度不同, 所以熵值不同,A 项错误;自发进行的化学反应的方向,不能凭焓判据或熵判据单一判 据,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断,B 项正确;根据反应可知,熵值减小,所以 在 室 温 下 若 该 反 应 的 Δ H<0, 可 以 使 Δ G<0, 反 应 可 以 自 发 进 行 ,C 项 错 误 ; 反 应 C(s)+CO2(g) 2CO(g)的熵值增加,当ΔH>0 时,常温下可使ΔG>0,反应不能自发 进行,D 项错误。
味着不用借助光、电,仅通过催化剂就可以实现反应,该科学家就可以着手进行催化剂研究,
而如果该反应非自发,那么该科学家就应该从光化学或电化学角度来实现这一反应。
(2)将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生
水煤气,反应为 C(s)+H2O(g)
H2(g)+CO(g),该反应的ΔH=+131.3 kJ·mol-1,
第2章 化学反应的方向、限度与速率
课程标准要求
学科核心素养
1.变化观念与平衡思想:能从化学反应方向、限度、
1.能书写平衡常数表达式,能进行平衡常数、转化率 快慢的角度认识化学反应,丰富对化学反应的认识思
的简单计算,能利用平衡常数和浓度商的关系判断化 路;发展化学变化是有条件的观念,认识反应条件对化
实施实验的能力。能利用实验探究影响反应速率和化
3.能进行化学反应速率的简单计算,能通过实验探究 学平衡的因素。能从方向、限度、快慢的角度分析实
分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响,能用 验体系中的化学变化,丰富分析实验中“异常现象”
一定的理论模型说明外界条件改变对反应速率 的 的思路。
影响。
3.科学态度与社会责任:增强将化学反应原理应用于
课堂小结提升
【知识整合】 焓变、熵变、温度对反应自发性影响
【易错提醒】 1.误认为自发过程任何条件下都能发生。其实不然,实际上自发过程是在一 定的温度和压强下才能发生的,只要不借助光、电能自发进行即可。
2.误认为一个过程ΔG>0 反应非自发,反应就不能发生。其实不然,反应ΔG>0 只是不 借助外力(光、电)时非自发,如果借助光、电还是可以发生的。比如 2H2+O2 2H2O, 此反应ΔG<0,所以反应正向自发,那么反应逆向ΔG>0,非自发,不过通过电解水、光 照催化分解水都可以实现反应逆向的发生。
节能减排是指节约物质资源和能量资源,减少废弃物和环境有害物的排放。实现“节能减
排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将 CO2 转化为可利用的资源。有一位科学家
设想了一种方法是用 CO2来生产燃料甲醇,设想反应为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g), 请帮他从化学热力学理论角度做一下初步计算,判断该反应是否自发?如果自发那么就意
(4)熵变:与焓一样,熵的绝对值也无法测得,只能测得其相对值。一个过程 的熵变表示为ΔS,ΔS=S末态-S初态。对一个化学反应来讲ΔS= S生成物-S反应物 。 (5)化学反应熵变判断:产生气体的反应和 气体的物质的量增大的反应 ,
熵变为正值,为熵增加反应。 (6)熵变与反应自发性关系:事实证明,许多 熵增加 的反应(即ΔS>0的反应)
解析:ΔH-TΔS<0有利于反应的发生。由题中信息可知,该反应ΔH<0, ΔS<0,低温有利于反应进行。高压时S减小,使|ΔS|减小,也有利于反应 进行,故有利于该反应进行的条件为低温、高压,故选B。
题后悟道
(1)反应自发性,仅仅是一种倾向性。某反应某一方向的ΔG<0,则该方向 为自发反应方向。该反应某方向若发生了反应,则不借助外力(光、电)只 要保持一定温度压强就可自动进行下去。 (2)判断反应自发性不能仅根据ΔH,也不能仅根据ΔS,目前热化学理论认 为判断反应自发性的唯一判据是ΔG。ΔG<0该反应正向能自发进行, ΔG>0该反应正向不能自发进行,ΔG=0反应达到平衡状态(两个方向倾向 性相同)。
和化工生产条件进行综合分析。
能综合节约成本、循环利用、保护环境等观念,设计、
优化简单的工业流程。
第1节 化学反应的方向
学习目标 1.通过反应自发性学习,知道化学反应是有方向的。 2.通过反应自发性综合判据学习,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变 有关。
任务分项突破 课堂小结提升 学科素养测评
2.(2021·山西运城期中)贮氢技术是氢气作燃料的一大难题。有报道称镧(La)—镍
(Ni)合金材料 LaNi4 有较大贮氢容量,其原理为 LaNi4(s)+3H2(g)
ΔH=-31.8 kJ·mol-1。下列条件有利于该合金贮氢的是( B )
LaNi4H6(s)
A.高温、低压 B.低温、高压Biblioteka C.高温、高压 D.低温、低压
学反应是否达到平衡状态以及平衡移动的方向。 学反应速率和化学平衡的影响。能从限度、快慢的角
2.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律, 度调控反应条件,形成调控化学反应的思路。
推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的 2.科学探究与创新意识:发展运用变量控制思想设计、
变化,能讨论化学反应条件的选择和优化。
4.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速 生产、生活的意识,提高理论联系实际的能力。能结
率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问 合生产和生活实际问题情境说明调控反应条件等的重
题,能讨论化学反应条件的选择和优化。
要应用。能从调控反应速率、提高平衡转化率等方面
5.针对典型案例,能从限度、速率等角度对化学反应 综合分析反应条件,提出有效控制反应条件的措施。
4.误认为ΔG<0反应正向自发,此时反应逆向不能发生。其实不然,ΔG<0反 应正向自发,指的是反应正向速率大于反应逆向速率导致反应物减少生成物 增多的这一结果,此时反应逆向也在发生,只是反应正方向倾向性大于反应 逆方向倾向性。
学科素养测评
节能减排是指节约物质资源和能量资源,减少废弃物和环境有害物的排放。实现“节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将 CO2 转化为可利用的资源。有一位科学家设想了 一种方法是用 CO2 来生产燃料甲醇,设想反应为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),请帮他 从化学热力学理论角度做一下初步计算,判断该反应是否自发?如果自发那么就意味着不用 借助光、电,仅通过催化剂就可以实现反应,该科学家就可以着手进行催化剂研究,而如果该 反应非自发,那么该科学家就应该从光化学或电化学角度来实现这一反应。
在常温、常压下可以自发进行。有些熵增加的反应在常温、常压下不能自 发进行,但在 较高温度 下可以自发进行。
3.用焓变与熵变综合判断反应方向
在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,自发反应总是向着 ΔH-TΔS<0 的方向进行,直至达到平衡状态。
互动探究
如果你以后有机会学习化学热力学,你会发现吉布斯像“秦王扫六合”一样 给热力学赋予了一套严谨完善、精彩绝伦的理论基础,用深厚的数学功底为 热力学打造了一身健壮的血肉之躯和一副结实的骨骼,用铅笔统一了热力学。 让我们一起探究判断化学反应自发性的“终极法宝”——吉布斯自由能。 探究 判断化学反应的自发性 问题1:吉布斯自由能变(简称“吉变”)的表达式是什么? 提示:ΔG=ΔH-TΔS。 问题2:吉布斯自由能变与反应自发性的关系是什么? 提示:ΔG<0,反应正向能自发进行;ΔG>0,反应正向不能自发进行;ΔG=0, 反应达到平衡状态。
ΔS=+133.7 J·mol-1·K-1。该反应在常温下
(填“能”或“不能”)自发进行。
解析:(2)由ΔH-TΔS=(131.3-298×0.133 7) kJ·mol-1≈ +91.46 kJ·mol-1>0,所以该反应在常温下不能自发进行。 答案:(2)不能
命题解密与解题指导 情境解读:吉布斯自由能变判断反应自发性对科学研究的指导作用。 素养立意:通过对反应自发性研究科学意义的训练,发展学生科学态度与 社会责任素养。 思维建模:反应自发性唯一判据ΔG<0,反应自发性计算与判断要综合考虑 ΔH、ΔS与温度。反应自发性判断对化学研究具有非常重要的指导作用。
问题3:用吉布斯自由能变来判断反应自发性的前提条件是什么? 提示:等温、等压及除体积功以外不做其他功(一般指没有光、电形式能量 的释放或吸收)。 问题4:ΔG<0的化学反应正向可以自发进行,是否意味着这个反应就一定可 以快速发生?逆向反应就一定不能发生? 提示:ΔG<0,只是说从化学热力学理论角度可以自发进行,并非是这个反应 一定能发生或发生非常快。就像我们可以说水从高处能自发地(自动地)流 向低处,但并非楼上有一桶水就非得流下来。另外正反应ΔG<0,则逆反应的 ΔG肯定大于0,从热力学角度逆反应不自发,但借助于光和电等外力还是可 能实际发生的。
3.误认为ΔG<0 反应自发就是真的能实际发生。其实不然,化学热力学中的自发性是 一种“倾向性”。一般认为一个反应某一定条件下自发,就可以真的自动发生或通过 催化剂及一些特殊装置无需借助光、电外力,仅使反应保持一定温度、压强就能自动 进行下去。例如:2H2+O2 2H2O,此反应ΔG<0,反应自发,但实际上常温下氧气、氢 气混合是不会反应的,不过借助燃料电池装置就可以使两者真实的发生反应。
任务分项突破
学习任务 影响化学反应方向的因素
自主梳理
1.反应焓变与反应方向:分析了大量化学反应及其焓变后发现, 多数 能自发 进行的化学反应是 放热反应 ,也就是ΔH < 0的反应。
2.反应熵变与反应方向 (1)熵概念:熵是一个物理量,用来表示体系的 无序程度 。 无序程度 越大 即体系越 混乱 ,则熵 越大 。 (2)熵的符号和单位:熵的表示符号是 S ,单位是 J·mol-1·K-1。 (3)物质状态与熵大小关系:同一物质S(g) > S(l) > S(s)。