人教版《化学反应的方向》优秀课件PPT

第二章 化学反应速率和 化学平衡
④H2 (g) ＋ Cl2 (g) = 2HCl (g) △H = -184 kJ/mol
化 学 反 应 的 方 向 ②NH4HCO3(s) + CH3COOH(aq) = CO2(g+CH3COONH4(aq) + H2O(l)
②NH4HCO3(s) + CH3COOH(aq) = CO2(g+CH3COONH4(aq) + H2O(l) △G=△H-T△<0，反应能自发进行； ④H2 (g) ＋ Cl2 (g) = 2HCl (g) △H = -184 kJ/mol
思考交流
-10℃时，液态水就会自动结冰成为固态，10℃ 的冰也能自动变成水。你能从焓变和熵变两个角度分 析一下它们能够自发进行的主要因素是什么吗？
知识呈现
吉布斯确立了定量描述焓变和熵变 在判断反应的自发性过程中的地位。 吉布斯自由能的出现，完美地从定量 角度揭示了变化过程中焓变与熵变之 间的协调与抗衡。
解决问题
科学家设计的第一步反应： TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
△H=+161.9KJ/mol，△S=-38.4J/(mol·K) 不能自发反应。
另一个方案：科学家们为了解决这一难题，想出来另外一 个方案：向二氧化钛与氯气的反应体系中加入石墨， TiO2(s)+2Cl2(g)+2C（石墨）=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-59.1kJ·mol-1，△S=141.0J·mol-1·K-1。
志气和贫困是患难兄弟，世人常见他们伴在一起。
2
④H (g) ＋ Cl (g) = 2HCl (g) 与其当一辈子乌鸦，莫如当一次鹰。
2 2 志坚者，功名之柱也。登山不以艰险而止，则必臻乎峻岭。
△H = -184 kJ/mol
知识呈现
【反例】
①N2O5(g)= 4NO2(g)+ O2(g) △H = +56.7KJ/mol；
△H=+74.
第二章 化学反应速率和 化学平衡
④H2 (g) ＋ Cl2 (g) = 2HCl (g) △H = -184 kJ/mol
第 二 章 化 学 反 应 速 率 和 ③H2 (g) ＋ 1/2O2 (g )= H2O (l) △H = - 286kJ/mol
-10℃时，液态水就会自动结冰成为固态，10℃的冰也能自动变成水。 由于气态分子比液态的分子中的间隔要大，而液态分子比固态分子的间隔要大，所以，S(g)>S(l)>S(s)， TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) （1）
图三、图四
第二章 化学反应速率和 化学平衡 ②2Na(s)+ 2H2O(l)= 2NaOH(aq)+ H2(g) ③H2 (g) ＋ 1/2O2 (g )= H2O (l) △H = - 286kJ/mol 第二章 化学反应速率和 化学平衡
两组过程的
②2Na(s)+ 2H2O(l)= 2NaOH(aq)+ H2(g) (2) 与物质的量有关：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 必须外界持续做功，否则，过程就会停止，这样的过程叫做“非自发过程”。
课堂小结
化学反应的方向
共同影响
影响因素： 反应焓变
反应熵变
吸热
放热
熵增
熵减
焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发
知识呈现
2、熵判据
熵（S）：是用来量度混乱（或无序）的程度。
在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向。 与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多地存 在方式。在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增 大，即熵变（符号△S）大于零，这个原理叫做熵增原理。
在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。 即混乱度趋于增加△S>0，有自发进行倾向。
说说图一、
追踪着鹿的猎人是看不见山的。 现在我们发现某些吸热反应也确实是自发反应，显然仅仅根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。 由于气态分子比液态的分子中的间隔要大，而液态分子比固态分子的间隔要大，所以，S(g)>S(l)>S(s)，
图二和
△G=△H-T△<0，反应能自发进行；
△G=△H-T△S，G为吉布斯自由能。 与其当一辈子乌鸦，莫如当一次鹰。 志不立，天下无可成之事。
情境引入
金红石
早在1791年，人们就在 金红石的矿物中发现了 钛元素（该矿物的主要 成分是TiO2,含量95%）。 然而，直到1910年，人 们第一次才得以制得纯 净的钛。
思考：为什么从钛 元素的发现到金属 钛的制备中间经历 了如此长的时间呢？
回顾历史
化学家们为了能从矿物中制备金属钛，设计了如下反应： TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) （1） TiCl4(l)+2Mg(s)=Ti(s)+2MgCl2(s)（2）
演练获得
1、以下自发反应可用能量判据来解释的是( D ) 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
体系自由能变化（符号为△G，单 位为kJ/mol）综合考虑了焓变和熵变 对体系的影响，用来定量评价焓变和 熵变在反应过程中作用的关系称之为 吉布斯公式： △G=△H-T△S，G为吉布斯自由能。
知识呈现
3、复合判据
利用吉布斯自由能的大小，可以判断反应的自发性：
人惟患无志，有志无有不△成者G。=△H-T△<0，反应能自发进行； △G=△H-T△S>0，反应不能自发进行； 三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。
能量趋于降低，△H<0,有自发进行倾向。
化 学 平 衡 0J·mol-1·K-1。
②2Na(s)+ 2H2O(l)= 2NaOH(aq)+ H2(g) ④有序排列的火柴散落时成为无序排列——有趋于最大混乱度的倾向。
化学家们为了能从矿物中制备金属钛，设计了如下反应：
①N2O5(g)= 4NO2(g)+ O2(g) △H = +56.
能量趋于降低，△H<0,有自发进行倾向。
知识呈现
人惟患无志，有志无有不成者。
反应实例 治天下者必先立其志。
心志要坚，意趣要乐。
志不真则心不热，心不热则功不贤。
志高山峰矮，路从脚下伸。
丈夫四海志，万里犹比邻。
卒子过河，意在吃帅。
①NaOH(aq) + HCl(aq)= NaCl(aq) + H O(aq) 有志登山顶，无志站山脚。
思考与交流
1、假如你是一位化学工作者，思考该设计是 否可行？
2、应该从哪些角度来判断设计是否可行呢？
体系自由能变化（符号为△G，单位为kJ/mol）综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，用来定量评价焓变和熵变在反应过程中作用的关系称之为吉布斯公式：
必须外界持续做功，否则，过程就会停止，这样的过程叫做“非自发过程”。
当△H>0，△S>0或△H<0，△S<0反应是否自发与温度
有关，
一般低温时焓变影响为主，高温时，熵变为主，而温
度影响的大小要视△H、△S的具体数值而定。
△S
∆H<0
∆H>0
∆S>0
所有温度下
∆S>0
高温下
反应自发进行 反应自发进行
△H
∆H<0
∆H>0
∆S<0
低温下 反应自发进行
∆S<0
所有温度下 反应不能自发进行
②NH4HCO3(s) + CH3COOH(aq) = CO2(g+CH3COONH4(aq) +
H2O(l)
△H = +37.3KJ/mol
这两个反应是吸热反应，但是能够自发进行。 吸热反应不能自发进行的说法错误。
知识呈现
结论
现在我们发现某些吸热反应也确实是自发 反应，显然仅仅根据焓变来判断反应进行的 方向是不全面的。
知识呈现
其他自发过程
①放在同一密闭容器中的不同种气态物质（包括液态物质或能 够挥发的固态物质的蒸汽），不需要外界的任何作用，气态物 质会通过分子的扩散自发地形成均匀混合物。
②相互接触的固体物质体系，长期放置后，通过扩散发现进 入到另一种固体中的分子或原子。
③硝酸铵溶于水要吸热，它却能够自发地向水中扩散。 ④有序排列的火柴散落时成为无序排列——有趋于最大混乱 度的倾向。
△H = +37. △H = +37.
(3) 不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂，其熵值越大，一般组成物质的原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵值也越大。
△G=△H-T△<0，反应能自发进行；
△H=+56.
当△H>0，△S>0或△H<0，△S<0反应是否自发与温度有关，
④有序排列的火柴散落时成为无序排列——有趋于最大混乱度的倾向。
2
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立志是事业的大门，工作是登门入室的旅程。 困，你是人类艺术的源泉，你将伟大的灵感赐予诗人。
△H =-368kJ/mol；
贫困能造就男子气概。
③H (g) ＋ 1/2O (g )= H O (l) △H = - 286kJ/mol 贫困教会贫困者一切。
2 2 志之所趋，无远勿届，穷山复海不能限也;志之所向，无坚不摧。
让自己的内心藏着一条巨龙，既是一种苦刑，也是一种乐趣。 有志者，事竟成。
追人踪生着 各鹿有的志猎。人是看不△见山G的。=△H-T△S=0，反应达到平衡状态。也可以这样描述：
心志要坚，意趣要乐。
当△H<0，△S>0，反应自发进行； 有志始知蓬莱近，无为总觉咫尺远。
鸭仔无娘也长大，几多白手也成家。
志不立，天下无可成之事。当△H>0，△S<0，反应不自发进行；知识呈现有序由有序变为无序 无序
知识呈现
熵的大小规律
(1) 与物质的存在状态有关：对于同一种物质，等物质的量的该物质 其熵值（混乱度）大小与物质的存在状态有关。由于气态分子比液态的 分子中的间隔要大，而液态分子比固态分子的间隔要大，所以， S(g)>S(l)>S(s)， 即气态>液态>固态。
(2) 与物质的量有关：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 (3) 不同物质熵值间的关系：物质的组成越复杂，其熵值越大，一般 组成物质的原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度越 大，熵值也越大。
吸热反应不能自发进行的说法错误。 利用吉布斯自由能的大小，可以判断反应的自发性： △G=△H-T△S>0，反应不能自发进行；
思考：
追踪着鹿的猎人是看不见山的。 ④有序排列的火柴散落时成为无序排列——有趋于最大混乱度的倾向。 ④H2 (g) ＋ Cl2 (g) = 2HCl (g) △H = -184 kJ/mol ①N2O5(g)= 4NO2(g)+ O2(g) △H = +56.
虽长不满七尺，而心雄万丈。 雄心志四海，万里望风尘。
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海纳百川有容乃大壁立千仞无欲则刚 顶天立地奇男子，要把乾坤扭转来。
△H = -56kJ/mol；
志正则众邪不生。
②2Na(s)+ 2H O(l)= 2NaOH(aq)+ H (g) 志，气之帅也。
桐山万里丹山路，雄风清于老风声 学做任何事得按部就班，急不得。
不同。
知识呈现
自发过程： 在一定条件下，不用借助外力，就可以自发进行
的过程。
非自发过程： 必须外界持续做功，否则，过程就会停止，这样
的过程叫做“非自发过程”。
知识呈现
自发过程特点、趋向：
不需要借助外力，体系趋于从高能状态转变 为低能状态（此时体系会对外部做功或释放 热量）。
知识呈现
1、焓判据
放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。 19世纪，化学家就认为反应热是决定化学反应是否自发进行的 因素，即△H<0 的放热反应都可以自发进行，而△H>0 的吸热反 应则不能自发进行，提出用焓变来判断反应进行的方向，这就 是所谓的焓判据。