1、人人教教版版（20192019版）版） 化学化学化学反应原理第二章 化学反应速率与化学平衡第三节 化学反应的方向第1课时 化学反应的发生有一定的化学反应的发生有一定的方向性方向性1.1.盐酸和氢氧化钠溶液混合会立即生成氯化钠和水，但氯化钠和水却盐酸和氢氧化钠溶液混合会立即生成氯化钠和水，但氯化钠和水却很难生成盐酸和氢氧化钠溶液。说明了化学反应有怎样的特点？很难生成盐酸和氢氧化钠溶液。说明了化学反应有怎样的特点？2.N2.N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g) (g) H=-92.4KJ/molH=-92.4KJ/mol，但是，但是1molN1molN2
2、2和和3molH3molH2 2在一定条件下混合，反应后放出热量却少于在一定条件下混合，反应后放出热量却少于92.4KJ92.4KJ。又说明了化学反应有。又说明了化学反应有什么特点？什么特点？化学反应的进行有一定的化学反应的进行有一定的限度限度 自然界中有许多现象是可以自发进行的，请结合自己的生活经验，举例说明自然界变化的方向性. 1.美丽的瀑布总是从高处落向低处美丽的瀑布总是从高处落向低处2.室温下冰会自发融化室温下冰会自发融化在一定条件下在一定条件下就能就能的过程。的过程。3.电流总是从由高电位流向低电位电流总是从由高电位流向低电位T2 T1 P2 P1 h2 h1 墨滴 Q 气体 液体
3、扩散 高温处高温处 到到 低温处温度相同为止低温处温度相同为止 高压处高压处 到到 低压处低压处 压力相等为止压力相等为止 高水位高水位 到到 低水位低水位 水位相等为止水位相等为止 高浓度高浓度 到到 低浓度低浓度 渗透平衡为止渗透平衡为止电流方向电流方向 高电位高电位 到到 低电位低电位 这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的.热量传导热量传导气体扩散气体扩散 水流方向水流方向渗透作用渗透作用（1） （2） （3） （4）自然界中的自发过程体现了自然界的变化具有一定的方向性！自发反应：在下需外界（光、电能）帮助，就能进行的反应。 与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。与自然界中
4、的许多变化一样，化学反应也具有方向性。 如如: : 化学反应中酸碱中和、铁器暴露在潮湿空气中生锈、甲烷和氧气化学反应中酸碱中和、铁器暴露在潮湿空气中生锈、甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧、锌与的混合气体遇明火就燃烧、锌与CuSOCuSO4 4溶液反应生成溶液反应生成CuCu和和ZnSOZnSO4 4等。等。 这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的. .【学习任务一】自发反应思考与讨论1：下列反应在室温下能否自发进行？如能，请写出相应的化学方程式。 1.水电解生成水电解生成H2和和O2的反应的反应2.氯气与溴化钾溶液的反应氯气与溴化钾溶液的反应3.乙烯与
5、溴单质的反应乙烯与溴单质的反应4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应氮气和氧气生成一氧化氮的反应5.水加热到水加热到20000C分解成分解成H2和和O2非自发非自发能自发能自发能自发能自发非自发非自发Cl2+2KBr=2KCl+Br2C2H4 + Br2 CH2BrCH2Br自发反应：在下需外界（光、电能）帮助，就能进行的反应。2H2O = 2H2+O2 （室温、通电）（室温、通电）2H2O = 2H2+O2 （加热至（加热至2000）能自发能自发N2+O2 = 2NO（室温、放电）（室温、放电）【学习任务一】自发反应思考与讨论2：准确判断一个过程、一个反应能否自发进行的依据是什么？借鉴自然现象借鉴
6、自然现象从本质上认识自发过程（从现象到本质）思考与讨论3：下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的原因吗？ C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) H=-2217.5kJ/mol 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) H=-882kJ/mol C(s)+ O2(g)=CO2 (g) H =-393.5kJ/mol H2 (g) +F2(g) = 2HF(g) H =-546.6kJ/mol 共同特点? 总结：放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，H Ea。使得放出的热量足以克服后续反应的活化能，因此在反应引发后，不用持续加热，也能
7、自发进行下去。【学习任务二】反应自发性的判断依据1. 焓判据（能量判据）（能量判据）思考与讨论5：为什么有些放热反应需要持续加热呢？例如：H2(g)+CuO(s)=Cu(s)+H2O(1) H=-128.5KJ/mol因为此反应所需活化能很大，而反应放出的热量太少，即|H|S(l)S(s);S(高温) S（低温）; S（低压） S(高压) S=S(产物）-S(反应物）S0,熵增反应S0 B.纯碳和氧气反应生成CO(g),S0C.H2O(g)变成液态水，S0 D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g),S01.下列过程中S0有利于反应自发进行，也叫熵增原理，这就是熵判据2N2O5(
8、g)4NO2(g) + O2(g) H= 56.7kJ/mol(NH4 ) 2CO3(s) NH4HCO3(s)+NH3(g) H= 74.9kJ/mol请说说下列能够自发进行的原因。熵增反应(S0 )具有自发进行的倾向 【学习任务二】反应自发性的判断依据2. 熵判据（混乱度判据）（混乱度判据）结论;熵增加(S0)有利于化学反应的自发进行，但不全面。思考与讨论9：所有自发进行的化学反应都是熵增的？2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) S0NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s) S0都可自发进行室温 冰融化-10H2O(l) = H2O (s) H H2O(s) = H2O (l)
9、 H 寻找全面的判据复合判据：自由能GHTS ，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到达到平衡。当G0， 反应不能自发进行。【学习任务二】反应自发性的判断依据3. 复合判据（焓与熵复合判据：（焓与熵复合判据：GHTS ）反应在该状况下能否自发进行 H 自发进行不自发进行低温不自发，高温自发低温自发，高温不自发H0所有温度下所有温度下反应自发进行反应自发进行H0 S0高温下高温下反应自发进行反应自发进行H0 S0低温下低温下反应自发进行反应自发进行H0 ，S0,以利于反应自发。以利于反应自发。工业冶钛：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) H= +161.9KJ/mo
10、l S-38.4 Jmol1K1Mg+ TiCl4=Ti+ MgCl2拓展拓展3： 工业上工业上“改造改造”反应反应2C(s,石墨)+ O2(g) = 2CO(g) H=-110.5KJ/mol S+89.7 Jmol1K1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)=TiCl4(l)+2CO(g) H=-59.2KJ/mol S+141.0 Jmol1K13. 汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)。由此可知
11、，下列说法正确的是()A该反应是熵增大的反应B该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂C该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是增大反应的速率D该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应C 堂堂习习4.一定条件下发生反应：CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ，如图表示该反应过程中能量（单位kJmol-1）的变化。关于该反应的下列说法中，正确的是（ ）A.H0，S0 B.H0,S0C.H0，S0 D.H0，S0C 堂堂习习5.反应CH3OH(l)+NH3(g)=CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发向右进行，若反应的|H|=17 kJmol-1，该温度
12、下|H-TS|=17 kJmol-1，则下列选项中正确的是()A.H0，H-TS0 B.H0C.H0，H-TS0 D.H0，H-TS0A堂堂习习 6.汽车尾气中的主要污染物是NO和CO,它们是现代化城市中的大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气： 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。 如何判断该反应在室温下能自发进行吗？已知 298K、100kPa下，H=-746.8KJmol -1 S-197.5Jmol1K1G =H-T S=-746.8KJmol-1+298K197.510-3 KJmol1K1=-687.945 KJ.mol-10 能不能1
13、 111.6 K堂堂习习8.已知2CO(g) CO2(g)C(s)，T980 K时，HTS0。(1)当体系温度低于980 K时，估计HTS_0(填“”“”或“=”)；当体系温度高于980 K时，估计HTS_0(填“”“”或“=”)。(2)在冶金工业中，以C为还原剂，温度高于980 K时的氧化产物是以_为主；温度低于980 K时的氧化产物是以_为主。CO CO2堂堂习习熵与宇宙：宇宙，它的过去应该是能量温度极高，有极度规律的质点，不断膨胀，演变成现在的宇宙 - 霍金时间简史熵与生命：生命体通过新陈代谢摄入蛋白质等低熵物质，产生小分子的过程表现为熵增，当熵接近极大值时就达到危险状态即死亡 生命是什么熵与环境： 污染就是熵增的同义词，低碳就是低熵。熵与信息：熵是量度我们对一个领域未知程度的量。
