1、化 学 选修 人教版新课标导学第二章 化学反应速率和化学平衡第四节 化学反应进行的方向1 新课情境呈现 2 课前新知预习 3 预习自我检测 4 课堂探究研析 5 学科核心素养 6 课堂达标验收 7 课后素养演练 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 新课情境呈现返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 小时候在玩玩具时，你是否有将所有玩具到处乱丢，使其乱七八糟的行为呢？就像“水往低处流”一样，化学反应也存在内能降低(焓减小)，混乱度增大(熵增加)的趋势。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 未涂防锈漆的钢制器件会生锈、香水会扩散到空气中等，这些
2、都是不用借助外力就可以自发进行的过程；用水泵把水从低水位升至高水位，高温高压可以使石墨转化为金刚石，这些是必须在外界对体系施加某种作用时才能实现的过程。化学反应为什么有的能够自发进行，不需要借助外力，而有些反应或过程需要在特定条件下才能进行呢？请让我们一起走进教材第四节：化学反应进行的方向。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 课前新知预习返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 1自发过程和自发反应(1)自发过程：在一定条件下不需要外力作用就_。(2)自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以_进行到显著程度，就称为自发反应。2化学反应进行方向的判据(1)焓判
3、据放热反应过程中体系能量_，具有自发进行的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向。自动进行的过程 自发地 降低 焓变 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版(2)熵判据熵：用来度量体系_程度的物理量。熵值越大，_程度越大。符号为_。单位：Jmol1K1。熵值大小的比较同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)_ S(l)_ S(s)。熵增原理在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵_，即熵变(符号S)_零。熵判据体系有自发地向混乱度_(即_)的方向转变的倾向，因此可用_来判断反应进行的方向。混乱 混乱 S 增大 大于 增大 熵增 熵变 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选
4、修 人教版(3)复合判据过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程_和过程_，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑_和_的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个因素来判断反应进行的方向是不全面的。是否一定会发生 发生的速率 焓判据 熵判据 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 预习自我检测返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 1思考辨析：导学号 68732323(1)非自发反应一定不能发生。()(2)氯化钠晶体溶于水，熵增加，S0的过程一定能自发进行，S0，S0，即任何温度下，反应都不能自发进行；B项，H0，S0，在较低温度
5、下，HTS0，S0，若使反应自发进行，即HTS0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；D项，H0，在任何温度下，HTS0，即在任何温度下反应均能自发进行。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 5能用能量判据判断下列过程的方向的是 导学号 68732327()A水总是自发地由高处往低处流B放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行C有序排列的火柴散落时成为无序排列D多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大A 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 解析：A项，水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。B项，吸热反应也可以自发进行
6、，例如，在25 和1.01105 Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H 56.7 kJmol1(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H 74.9 kJmol1。不难看出，上述两个反应都是吸热反应，又都是熵增的反应，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。C项，有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D项，扑克牌的无序排列也属于熵判据。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 6下列变化中，S0的是 导学号 68732328()A10液态水结冰B金属钠与水反应C干冰(CO2)的升华DCuCO3(s)分解为Cu
7、O(s)和CO2(g)A 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 课堂探究研析返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 1自发过程(1)含义：在一定条件下，不用借助外力，就可以自发进行的过程。(2)分类知识点1 自发过程和自发反应返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版(3)特点体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者放释热量)。在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。(4)实例：自然界中的自发过程自然界中的水由高处往低处流，而不会自动从低处往高处流。物理学中研究的电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动。日常生活中，气温升高，
8、冰雪自动融化。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 2自发反应在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的反应。3非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可以将水从低处引向高处，通电可以将水分解为氢气和氧气。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 下列过程均为自发过程的是 导学号 68732329()铵盐的溶解 烧碱与盐酸反应 Zn与稀H2SO4反应 氢气在氧气中燃烧 Mg在空气中燃烧 铝热反应 墨水在水中的扩散 电解熔融的氯化钠A BCD解析：自发过程指在一般条件下能自动发生的过程，它包括自发反应。而电解熔融的氯化钠要在直流电作用下进行，不能自发。D
9、 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 变式训练1 向烧杯内加入适量的氢氧化钡晶体Ba(OH)28H2O和氯化铵晶体(NH4Cl)，并迅速置于滴有几滴水的木板上搅拌。一会儿就会发现烧杯内的固体变成了糊状，杯壁变冷，杯底和木板被冰粘在了一起，并能闻到明显的刺激性气味。这是自发地发生了化学反应：Ba(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)=2NH3(g)10H2O(l)BaCl2(aq)。下列结论中正确的是 导学号 68732330()A自发反应一定是吸热反应 B自发反应一定是放热反应C有的吸热反应也能自发进行D吸热反应都能自发进行解析：有部分吸热反应能自发进行。C 返回导航第
10、二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 知识点2 化学反应方向的判据科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象，提出了互相关联的判据：焓判据和熵判据。1焓判据(1)焓判据以下反应都是放热反应，也都是自发反应：H2(g)12O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1Na(s)H2O(l)=NaOH(aq)12H2(g)H184 kJmol1返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 2Fe(s)32O2(g)=Fe2O3(s)H824 kJmol1Al(s)3HCl(aq)=AlCl3(aq)32H2(g)H0CaO(s)H2O(l)=
11、Ca(OH)2(aq)HS(l)S(s)。与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。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，其混乱度就越大，熵值也越大。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版(2)熵变熵变化学反应的熵变是产物的总熵值与反应物的总熵值之差。符号：S；表达式：SS(产物)S(反应物)。熵变大小规律对于有气体参与的化学反应(气体参与反应时气体既可以是反应物也可以是产物)，气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负
12、值，是熵减小的反应。所以离子反应的条件之一是有气体产生，即为熵值增大的反应。当然物质在发生三态变化时，由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态(升华)过程都是熵增加过程。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 熵判据在与外界隔离的体系中，自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 反应的熵变与反应方向的关系对于确定的化学反应，在一定条件下，具有确定的熵变。a许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发地进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，
13、熵变通常都是正值，为熵增加反应。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)S57.16 Jmol1K1NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)S184.0 Jmol1K1返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 b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。例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)S169.6 kJmol1K1C(s，石墨)H2O(g)=CO(g)H2(g)S133.8 Jmol1K1c铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。例如：2Al(s)Fe2O3
14、(s)=Al2O3(s)2Fe(s)S39.4 Jmol1K1事实证明，熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一的因素。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 3焓变与熵变对反应方向的共同影响(1)焓变和熵变的复合判据判断反应的方向。体系的自由能变化(符号为G，单位为kJmol1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，GHTS。当H0时，G0，S0，反应不能自发进行当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使G0，即反应达平衡状态。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版(2)用复合判据判断
15、反应方向的有关规律。放热的熵增加反应一定能自发进行，放热的熵减小反应或熵无明显变化的反应，也可能自发进行，如氢气燃烧、甲烷燃烧等。吸热的熵减小反应一定不能自发进行，而吸热的自发过程一定是熵增加的过程，如：冰的融化。无热效应的自发过程是熵增加的过程。如两种理想气体的混合。当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位。此外，如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性作用。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 已知反应2CO(g)=2C(s)O2(g)的H为正值，S为负值。设H和S不随温度而变，下列说法中正确的是 导学号 6873
16、2331()A低温下能自发进行B高温下能自发进行C低温下不能自发进行，高温下能自发进行D任何温度下都不能自发进行解析：根据复合判据HTS0时反应非自发进行，又因为H0，S0，故HTS0，此反应为非自发进行的反应。故选D。D 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 变式训练2 灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以用于制造器皿。已知在0、100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的H2180.9J/mol，S6.61 J/(molK)。现把由白锡制成的器皿在0、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用 导学号 68732332()A会B不会C不能确定D升高
17、温度才会解析：在等温、等压条件下，自发反应总是向着HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。在0，100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的HTS2180.9 J/mol273 K6.61 J/(molK)376.37 J/mol0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。A 返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 学科核心素养返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 熵的生物学意义熵的概念对于生命的认识有重要的意义。生命体与环境不断交换着物质(物质流)和能量(基本上是热流)，同时还交换着熵(熵流)。机体摄入的食物如蛋白质、淀粉、核苷酸等，都是结构复杂的高分子物质，它们的熵值很小。
18、机体排泄的都是小分子代谢产物，它们的熵值很大。假设排泄的总量等于摄入的总量，摄入物来自环境，排泄物回到环境，机体的生命活动将使环境的熵增大。机体还不断向环境释放出生化反应产生的热，这也使环境的熵增大。与此同时，机体本身的熵也发生了变化。机体不断产生新的复杂结构(发育成长)，是熵减小，而细胞死亡和代谢过程将结构复杂的生化物质转化为简单的小分子，则是熵增大。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 机体总的熵变取决于年龄的增长。当机体处于生长发育阶段时(年轻人)，熵要减小；当机体处于发育成熟阶段时(成年人)，熵变几乎等于零；当机体处于衰老阶段时(老年人)，熵会增大；机体老死时，熵增至极大。这正如量子化学奠基人薛定谔所说：“一个生命有机体不断地产生正的熵因此就势必接近具有极大熵值的危险状态，即死亡。新陈代谢作用最基本的内容是有机体成功地使自身释放出它活着时不得不产生的全部熵。”此话不但精辟地指出熵这一热力学概念对理解生命的意义，而且也启示了熵的概念对所有过程的重要意义。返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 课堂达标验收返回导航第二章 化学反应速率和化学平衡化学选修 人教版 课后素养演练