《方向和限度》PPT课件.ppt

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1、第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度学习目标学习目标1.了解自发反应了解自发反应.2.能根据反应的焓变、熵变判断化学反应的方向能根据反应的焓变、熵变判断化学反应的方向.3.初步建立化学平衡状态。初步建立化学平衡状态。水总是自发地由高处往低处流水总是自发地由高处往低处流镁条燃烧；酸碱中和；镁条燃烧；酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火气的混合气体遇明火就燃烧，锌与就燃烧，锌与CuSOCuSO4 4溶液会自动反应生成溶液会自动反应生成CuCu和和ZnSOZnSO4 4等，这些等，这些过程都是自发的过程都是自发的.

2、一、化学反应的方向一、化学反应的方向1.自发过程自发过程:在在一定条件一定条件下下不需外力作用不需外力作用就就能自动进行能自动进行的过程的过程.2.非自发过程非自发过程：在在一定条件一定条件下，下，需要外界做功需要外界做功才能进行的过程。才能进行的过程。3.自发反应自发反应:在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应.课本课本39页交流与讨论页交流与讨论放热反应通常比吸热反应更更容易自发进行，放热反应通常比吸热反应更更容易自发进行，为什么？为什么？自然界的许多自发过程，无论是物理过程还是自然界的许多自发过程，无论是物理过程还是化学过程，都有化学过程，都

3、有由能量较高状态向能量较低状由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向态转化的倾向 你来说你来说 根据你学过的知识来回答根据你学过的知识来回答因为因为放热反应放热反应反应后体系的总能量降低。反应后体系的总能量降低。焓减小有利于反应自发焓减小有利于反应自发，它是自发反应的一个，它是自发反应的一个内在推动力。内在推动力。（一）能量判据（焓判据）（一）能量判据（焓判据）焓判据焓判据：自发过程的体系取向于从高能状态：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态转变为低能状态研究表明：研究表明：绝大多数绝大多数放热反应能自发进行，放热反应能自发进行，且反应放出热量越多，体系能量降低的越多，且反应放出热量越多

4、，体系能量降低的越多，反应就越完全。反应就越完全。焓减小有利于反应自发焓减小有利于反应自发 问题探究问题探究 是不是吸热过程就不能自发进行是不是吸热过程就不能自发进行?给出个例子给出个例子,化学过程或物理过程化学过程或物理过程 交流讨论交流讨论 根据你已有的知识根据你已有的知识,给出几个能自给出几个能自发进行的放热反应发进行的放热反应(H(H0)0)镁条的燃烧镁条的燃烧 Mg+OMg+O2 2=2MgO =2MgO 钠与水反应钠与水反应 2Na+2H2Na+2H2 2O=2NaOH+HO=2NaOH+H2 2 生石灰生石灰CaOCaO与水反应与水反应 CaO+HCaO+H2 2O=Ca(OH)

5、O=Ca(OH)2 2点燃点燃 你知我知大家知你知我知大家知 一个很简单的自然现象就一个很简单的自然现象就否定了这一点否定了这一点:冰冰 水水 水蒸气是吸水蒸气是吸热过程热过程,却能在常温下自发进行。却能在常温下自发进行。探究探究 冰冰 水水 水蒸气是吸热过程水蒸气是吸热过程,为什么在为什么在常温下就能自发进行常温下就能自发进行?冰冰 水水 水蒸气水蒸气微粒的无规则排列程度增大微粒的无规则排列程度增大 体系的混乱度增大体系的混乱度增大水分子由有规则排列水分子由有规则排列 气体自由扩散气体自由扩散NHNH4 4NONO3 3(s)=NH(s)=NH4 4+(aq)+NO(aq)+NO3 3-(a

6、q)(aq)NH NH4 4Cl(s)+Ca(OH)Cl(s)+Ca(OH)2 2(s)=2NH(s)=2NH3 3(g)+CaCl(g)+CaCl2 2(s)+2H(s)+2H2 2O(l)O(l)晶体中有序排列晶体中有序排列 溶液中无序分散溶液中无序分散规则的晶体规则的晶体 自由扩散的气体自由扩散的气体有序变无序有序变无序 体系的混乱度增大体系的混乱度增大氯化铵和消石灰的反应，硝酸铵的溶解是吸热反氯化铵和消石灰的反应，硝酸铵的溶解是吸热反应，但能自发地进行。应，但能自发地进行。继续探究继续探究 不难得出不难得出:上面这三个吸热过程能自发进行上面这三个吸热过程能自发进行的原因都是的原因都是:

7、体系的混乱度增大。体系的混乱度增大。熵：熵：衡量一个体系混乱度的物理量衡量一个体系混乱度的物理量 S 构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度越大，熵越大体系的混乱度越大，熵越大熵变熵变：反应前后体系熵的变化：反应前后体系熵的变化 S S0 体系的混乱度增大体系的混乱度增大S0还是还是0S0S0S溶液溶液液态液态固态固态气体分子数增多，则熵增大气体分子数增多，则熵增大S0有利于反应自发进行有利于反应自发进行综上所述综上所述,体系能量降低体系能量降低和和混乱度增大混乱度增大都能促都能促使反应自发进行使反应自发进行,焓变焓变和和熵变熵变共同制约着

8、化学共同制约着化学反应进行的方向。反应进行的方向。焓减小有利于反应自发，焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发。熵增大有利于反应自发。问题探究问题探究 根据你已有的知识和经验根据你已有的知识和经验,分析下分析下列过程的焓变、熵变与反应方向列过程的焓变、熵变与反应方向 2Na(s)+2H2Na(s)+2H2 2O(l)=2NaOH(aq)+HO(l)=2NaOH(aq)+H2 2(g)(g)2NaOH(aq)+H2NaOH(aq)+H2 2(g)=2Na(s)+2H(g)=2Na(s)+2H2 2O(l)O(l)CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2

9、(g)(g)H H0 S0 S0 0一定自发一定自发H H0 S0 S0 0一定不能自发一定不能自发H0 S0 H0 S0 自发自发?G=HT S当当 G0时，反应不自发进行时，反应不自发进行用用吉布斯自由能吉布斯自由能(G)判断反应自发进行的方向判断反应自发进行的方向 H0 H0,S0,S0 H0,S0与反应的温度有关与反应的温度有关一般：一般：H0,S0,S0时，时，较高温度较高温度下有利自发进行下有利自发进行 分析归纳分析归纳 要正确判断一个化学反应能否要正确判断一个化学反应能否自发进行自发进行,必须综合考虑反应的焓变必须综合考虑反应的焓变H H和和熵变熵变S S 你会了吗你会了吗?交流

10、与讨论交流与讨论:根据所给信息根据所给信息,判判断反应的方向性。断反应的方向性。(学生分析学生分析)Ag+(aq)+ClAg+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)(aq)=AgCl(s)K(s)+HK(s)+H2 2O(l)=KO(l)=K+OH+OH-+1/2H+1/2H2 2(g)(g)COCO2 2(s)CO(s)CO2 2(g)(g)方向性方向性熵变熵变焓变焓变变化变化H H0 0 S S0 0H H0 0 S S0 0H H0 0 S S0 0高温自发高温自发一定自发一定自发低温自发低温自发影响因素：影响因素：化学反应的方向化学反应的方向 反应焓变反应焓变 反应熵变反应熵变共同影

11、响共同影响吸热吸热放热放热熵增熵增熵减熵减焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发焓减小有利于反应自发，熵增大有利于反应自发根据下图填空根据下图填空:(1)反应物是反应物是_;生成物是生成物是_。(2)该反应的化学方程式是该反应的化学方程式是_ABC化学反应的限度化学反应的限度化学平衡研究的化学平衡研究的对象对象是可逆反应。是可逆反应。3A+2B 3C交流交流 研研讨讨下列说法是否正确：下列说法是否正确：1 1、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，生成氢气和氧气，2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O是可逆反应。是可逆反应。2

12、2、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。可逆反应。3、在一定条件下、在一定条件下,1mol二氧化硫与二氧化硫与0.5mol氧气氧气混合发生反应混合发生反应,得不到得不到1mol三氧化硫。三氧化硫。可逆反应的特点？可逆反应的特点？1 1、可逆反应、可逆反应定义：定义：在相同条件下同时向正、逆两在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应。个方向进行的反应称为可逆反应。2SO2+O2 2SO33H2+N2 2NH3可逆反应的特点：可逆反应的特点：（1 1）正逆两个方向的

13、反应在）正逆两个方向的反应在同时同时进行且进行且条件条件相同相同（2 2）反应不能进行到底，有一定限度）反应不能进行到底，有一定限度,得到的得到的是反应物和生成物的混合物是反应物和生成物的混合物mol/Lt生成物生成物反应物反应物开始时开始时V正最大正最大V逆逆=0 随着反随着反应的进应的进行行 V正逐渐减小正逐渐减小 V逆逐渐增大逆逐渐增大c(反应物反应物)逐渐减小逐渐减小c(反应物反应物)最大最大c(生成物生成物)=0c(生成物生成物)逐渐增大逐渐增大一段一段时间时间后后V逆逆V正正V正正=V逆逆达到平衡达到平衡vtc(反应物反应物)不变不变c(生成物生成物)不变不变 V逆不变逆不变 V正

14、不变正不变V正正V逆逆0c(c(反应物反应物)V V正正?V?V逆逆?二、化学平衡状态二、化学平衡状态在在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应里，里，正反应速率和逆反应速率相正反应速率和逆反应速率相等等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)=v(逆逆)0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变注注意意三三点点思考思考：1 1某化学反应达到平衡时某化学反应达到平衡时，反应物的浓度等反应物的浓度等于生成物的浓度，是否正确？于生

15、成物的浓度，是否正确？2 2化学反应达到平衡时，反应停止了，所以各物质化学反应达到平衡时，反应停止了，所以各物质的百分含量保持不变的百分含量保持不变，是否正确？是否正确？1、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征(1)动动：动态平衡：动态平衡（v(正正)=v(逆逆)0）(2)等等：v(正正)=v(逆逆)(3)定定：反应混合物中各组分的浓度保持一：反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。定，各组分的含量保持不变。(4)变变：条件改变，原平衡被破坏，在新：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。1.下列反应中，熵减小的是（下列反应中，熵减小的是（）A

16、.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D.2CO(g)2C(s)O2(g)D随堂练习随堂练习2.下列说法不正确的是（下列说法不正确的是（）A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应都是放热因素，多数的能自发进行的反应都是放热反应。反应。B.在同一条件下不同物质有不同的熵值，在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。其体系的混乱程度越大，熵值越大。C.一个反应能否自发进行取决于该反应放一个反应能否自发进行取

17、决于该反应放热还是吸热热还是吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关的共同影响有关C4.4.可逆反应达到平衡时，下列说法正确的是：可逆反应达到平衡时，下列说法正确的是：A.A.反应停止了反应停止了B.正逆反应的速率均为零正逆反应的速率均为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.反应物和生成物的浓度保持不变反应物和生成物的浓度保持不变3.3.化学平衡主要研究下列哪一类反应的规化学平衡主要研究下列哪一类反应的规律律（）A A.可逆反应可逆反应 B B任何反应任何反应C C.部分反应部分反应 D D气体反应气体反应A AD D2

18、.2.化学平衡状态的标志化学平衡状态的标志:（1 1）等速标志等速标志：正正 =逆逆 （本质特征）（本质特征）同一种物质：该物质的生成速率等于它的同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。消耗速率。不同的物质：速率之比等于方程式中各物不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是质的计量数之比，但必须是不同方向不同方向的速率。的速率。（2 2）恒浓标志：恒浓标志：反应混合物中各组分的浓反应混合物中各组分的浓度保持不变（外部表现）：度保持不变（外部表现）：各组成成分各组成成分的质量、物质的量、分子数、的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。体积（气体）、

19、物质的量浓度均保持不变。各组成成分各组成成分的质量分数、物质的量分数、的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。气体的体积分数均保持不变。项目m A(g)+n B(g)=p C(g)+q D(g)是否平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD压压强强当当m+np+q m+np+q 时时，总压总压力一定（其力一定（其它条件一定）它条件一定）当当m+n

20、=p+qm+n=p+q时时，总压总压力一定（其它力一定（其它条件一定）条件一定）混合气混合气体的平体的平均均M M当当 m+n p+q m+n p+q 时时，M M一定一定当当 m+n=p+q m+n=p+q 时时，M M一定一定密度密度C C（s s）+CO2+CO2（g g）=2CO=2CO（g g）（）（一定）一定）N2N2（g g）+3H2+3H2（g g）=2NH3=2NH3（g g）（）（一定）一定）H2H2（g g）+I2+I2（g g）=2HI=2HI（g g）（）（一定）一定）1 1、在一定温度下，可逆反应：、在一定温度下，可逆反应：A(g)+3B(g)2C(g)A(g)+3

21、B(g)2C(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是()A.AA.A生成的速率与生成的速率与C C分解的速率相等分解的速率相等B.AB.A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化C.C.单位时间生成单位时间生成n molA同时消耗同时消耗3n molBD.AD.A、B B、C C的分子数之比为的分子数之比为1 1：3 3：2 2巩固练习巩固练习2、自发进行的反应一定是、自发进行的反应一定是（）A、吸热反应；、吸热反应；B、放热反应；、放热反应；C、熵增加反应；、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。、熵增加或者放热反应。D3、下列说法正确的是、下列说法正确的是（）A、凡是放热反应都是自发的，由

22、于吸热反、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；应都是非自发的；B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；定是熵减少或不变；C、自发反应在恰当条件下才能实现；、自发反应在恰当条件下才能实现；D、自发反应在任何条件下都能实现。、自发反应在任何条件下都能实现。C 9.某化学反应其某化学反应其 H=122 kJmol-1，S=231 Jmol-1K-1，则此反应在下列哪，则此反应在下列哪种情况下可自发进行种情况下可自发进行 ()A在任何温度下都能自发进行在任何温度下都能自发进行 B在任何温度下都不能自发进行在任何温度下都不能自发进行 C仅

23、在高温下自发进行仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行仅在低温下自发进行A2、判断是否达到平衡状、判断是否达到平衡状态态的的标标志志(1)(1)直接直接直接直接标标标标志：志：志：志：正反正反正反正反应应应应速率速率速率速率等于等于等于等于逆反逆反逆反逆反应应应应速率速率速率速率各各各各组组组组分的百分含量不随分的百分含量不随分的百分含量不随分的百分含量不随时间时间时间时间改改改改变变变变而而而而改改改改变变变变(2)(2)间间间间接接接接标标标标志：志：志：志：各各各各组组组组分的分的分的分的浓浓浓浓度度度度不随不随不随不随时间时间时间时间改改改改变变变变而改而改而改而改变变变变各物各物各物各物质质质质的的的的物物物物质质质质的量的量的量的量不随不随不随不随时间时间时间时间改改改改变变变变而改而改而改而改变变变变各气体的各气体的各气体的各气体的压压压压强强强强不随不随不随不随时间时间时间时间改改改改变变变变而改而改而改而改变变变变气体的气体的气体的气体的颜颜颜颜色色色色不随不随不随不随时间时间时间时间改改改改变变变变而改而改而改而改变变变变气体的气体的气体的气体的密度密度密度密度或或或或平均相平均相平均相平均相对对对对分子分子分子分子质质质质量量量量不随不随不随不随时间时间时间时间改改改改变变变变而改而改而改而改变变变变