高中化学选择性必修一第2章第3节 化学反应的方向 基础知识讲义
人教版高中化学选择性必修第一册第二章 第三节 化学反应的方向(课件PPT)
二、化学反应进行的方向与焓变的关系
反应进行的方向与ΔH之间的关系 大多数放热反应可以自发进行，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进 行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
三、化学反应进行的方向与熵变的关系
1．熵的概念 自发过程的体系趋向于由 有序 转变为 无序 ，体系的混乱度 增大 。体系的混乱度常用熵来 描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序 程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的 混乱度 越大。
1、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 2、2C(s)+O2(g)=2CO(g) 3、CaCO3=CaO+CO2(g)
△S＜0 △S ＞ 0 △S＞0
2．影响熵大小的因素 (1)同一条件下，不同的物质熵值 不同 。 (2)同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同 状态时熵 值大小为S(g) > S(l) > S(s)。 (3)物质的量越大，分子数越多，熵值越 大 。
（1）描述体系混乱度的物理量 （2）符号：S 单位：J•mol-1•K-1
反应熵变:生成物的总熵与反应物总熵之差 (1)符号：△S (2)表达式:△S =S(生成物) –S (反应物) (3)正负判断： ①气体体积增大的反应，△S>0,熵增加反应 ②气体体积减小的反应，△S<0,熵减小反应
练习：判断下列反应熵变大小：
谢 谢！
归纳总结
1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。 2．熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。 3．复合判据温度对反应方向的影响来自3适用判据应注意的问题：
（1）判断反应的自发性要结合△H和△S， 利用△H-T△S
新课标高中化学人教版选择性必修123册教材解读〖第三节 化学反应的方向——内容分析〗
第三节化学反应的方向
方向、限度、速率和历程是认识化学反应的四个视角。
学生已经学习了历程、速率和限度，本节内容围绕化学反应的方向展开，从学科层面看难度较大。
《普通高中化学课程标准（2021年版）》对该部分内容的要求是“知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关”。
本节教材在编写过程中严格遵循课程标准的要求，主要从以下四个方面展开。
第一，从学生熟悉的自发进行的放热反应出发，介绍化学反应有向着焓减的方向进行的倾向，于是有人认为可以依据焓变判断自发反应的方向。
紧接着，教材通过实例说明，有些吸热反应也能自发进行。
由此得出结论，不能只依据焓变判断化学反应的方向。
第二，从学生熟悉的实验现象和化学反应出发，说明体系有向着混乱度增加（熵增）的方向转变的倾向，于是有人认为可以依据熵变判断自发反应的方向。
紧接着，教材通过实例说明，有些熵减的化学反应也能自发进行。
教材中明确指出，只有孤立体系或者绝热体系，自发过程才向着熵增的方向进行。
第三，让学生明确，判断反应自发进行的方向必须综合考虑焓变和熵变，正确判断反应自发进行的方向对于生产实践具有重要的作用。
第四，以“资料卡片”的形式简单介绍自由能与化学反应自发进行方向的关系，供有兴趣的学生进一步学习和了解。
在编写中，教材试图通过对上述内容的介绍，让学生体会到事物的发展、变化常常受多种因素的制约。
因此，要形成全面分析问题的意识。
1。
第二章第三节化学反应的方向高二化学人教版选择性必修一
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
解决问题
科学家设计的第一步反应： TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
(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。
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？
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。
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。
△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。
化学人教版(2019)选择性必修1 2.3化学反应的方向(共21张ppt)
共同点：熵（S）增加
课内探究
(2)熵增原理： 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵 增大，即熵变大于零，这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断 过程的方向的又一个因素，又称为熵判据。
△S>0 熵增反应能自发进行 △S<0 熵减反应难自发进行
请思考自发反应一定是熵增加的反应吗？
课内探究
(1) -10℃的液态水能自动结冰成为固态
3.自发反应 (1)含义: 在一定条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应， 称为自发反应，例如钢铁生锈。 (2)特征：具有方向性，即在一定条件下反应在某个方向是自发 的，其逆方向的反应在该条件下肯定不自发。 (3)应用：可被用来做“有用功”。如可将氢气燃烧反应设计成燃烧 电池等。
思考与讨论
自发反应一定能发生，而非自发反应一定不能发生吗？
课内探究
有人认为，只有放热的反应才能自发进行，可以根据化 学反应是吸热还是放热来判断化学反应的方向，这样的 想法正确吗？
课内探究
(1)室温下冰块的融化；硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。 (2)N2O5分解： 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7kJ/mol (3) 碳铵的分解：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
气体的自发扩散过程
课内探究
表示体系的不规
2.熵判据—自发反应与熵变的关系
则或无序状态
(1)熵: 是衡量体系混乱度大小的物理量。用符号S表示，常用单位
为 J/(mol·K)。体系混乱程度越大，熵值越大。
三种状态 下水的熵
冰：47.9J/(mol·K) 水：69.9J/(mol·K) 水蒸气：188.7J/(mol·K) 注意：同一种物质，不同状态，熵值大小为：S(g)﹥S(l)﹥S(s)
22人教版高中化学新教材选择性必修1--第三节 化学反应的方向
×
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√
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4. 能自发进行的反应不一定真的能发生(
√
)
5. 由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
(
√
)
探究点 化学反应进行的方向
1.能量判据又称焓判据，即 H＜0 的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化
学反应进行方向的判据之一。 H＜0 有利于反应自发进行，自发反应不一定要
方向
自发反应：在一定条件下，一经引发就能自动进行的反应。
2.化学反应自发性与反应焓变的关系
（1）放热反应：绝大多数都能②_____________________，且反应放出的热
自发进行
量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
（2）吸热反应：有些也能自发进行。
（3）结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是
取决于温度，低温自发
＞0
＞0
取决于温度，高温自发
也可以结合下图进行记忆。
4.判断过程自发性的目的是判断反应进行的方向，并不能判断反应的快慢和
热效应，也不能确定反应是否一定发生。
1. [2021天津和平高二月考] 下列有关自发反应的说法错误的是(
A. 自发反应可能放热也可能吸热
B. 熵增的反应不一定为自发反应
车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（ CO、NO 、碳氢
化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。
1. 已知： N2 (g) + O2 (g) = 2 NO(g) H = +180.5 kJ/mol ；
2 C(s) + O2 (g) = 2 CO(g) H = −221.0 kJ/mol ；
鲁科版高中化学选择性必修1化学反应原理精品课件 第2章 第3节 第1课时 化学反应速率
Δ
Δ
这样对于一个化学反应来说,无论用哪一种物质表示,化学反应速率都是相
同的。
【微思考】同一反应同一时间段用不同物质表示的化学反应速率不同,表
示反应速率的意义是否相同?
提示 相同。
三、化学反应速率的测定
1.测定原理:利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性
质进行测定。
2.测定方法
程式中各物质化学式前的系数之比。如对于化学反应aA(g)+bB(g)c
C(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。为了统一
起见,将化学反应速率定义为
1 |Δ(A)| 1 |Δ(B)| 1 Δ(C) 1 Δ(D)
v= ·
= ·
= ·
= ·
Δ
等于化学计量数之比确定化学计量数。
(3)看各物质的物质的量或浓度最后是否保持不变,若一段时间后各物质的
浓度保持不变,说明反应为可逆反应,应使用“
”。
探究二
化学反应速率的比较
问题探究
在两种不同条件下进行反应mA+nB
pC+qD中,一种条件下v(A)=4
mol·L-1·min-1,另外一种条件下v(B)=1 mol·L-1·min-1,若A表示的反应速率比
反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。
平常所写的化学方程式就是总反应的化学方程式。
(3)简单反应:有的反应反应物一步直接转化为反应产物,其总反应就是基
元反应,这类反应又称为简单反应,如中和反应OH-+H+==H2O。
2.造成化学反应速率千差万别的原因
最新人教版高中化学选择性必修第一册第二章化学反应速率与化学平衡第三节 化学反应的方向
第三节化学反应的方向基础巩固1.实验证明,大多数能自发进行的反应都是放热反应。
对此说法的理解正确的是()。
A.所有的放热反应都是自发进行的B.所有的自发反应都是放热的C.焓变是影响反应自发性的一个重要因素D.焓变是决定反应自发性的唯一判据答案:C解析:大多数能自发进行的反应都是放热反应,并不是所有能自发进行的反应都是放热反应,有的吸热反应也可以自发进行,所以只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素,但不是唯一因素”。
2.下列过程的方向能用焓变判断的是()。
A.湿的衣服经过晾晒变干B.硝酸铵溶于水C.100 ℃时的水蒸气凝结成水D.25 ℃和101 kPa时2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)ΔH=+109.8 kJ·mol-1能自发进行答案:C解析:湿衣服经过晾晒变干和硝酸铵溶于水都是自发过程,该过程虽然吸收热量,但熵值增大,A、B项不符合题意;100 ℃时水蒸气凝结成水是自发过程,因为该过程放热,使体系能量降低,C项符合题意;D项中反应是吸热反应,同时又是熵增反应,D项不符合题意。
3.下列关于化学反应的熵变的叙述不正确的是()。
A.化学反应的方向与反应的熵变有关B.化学反应的熵变直接决定了反应的方向C.熵值增大的反应都是混乱度增大的反应D.熵值减小的反应也可能自发进行答案:B解析:化学反应的方向不仅与焓变有关,还与熵变有关。
不能只用焓变或熵变作为判断反应方向的依据。
4.与自然界中许多变化一样,化学反应具有方向性。
下列有关叙述中不正确的是()。
A.原电池反应一定是自发进行的氧化还原反应B.ΔH<0,ΔS>0的反应肯定能自发进行C.体系能量增大和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向D.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,该反应在较高温度下能自发进行答案:C解析:原电池是将化学能转化为电能的装置,所依据的化学反应必须是自发的氧化还原反应,A项正确;通常放热反应、熵增的反应容易自发进行,所以ΔH<0,ΔS>0的反应肯定能自发进行,B项正确;体系能量减小、混乱度增大都有利于反应自发进行,C项错误;CaCO3分解是吸热反应,ΔH>0,高温分解生成气体CO2,ΔS>0,D项正确。
2019人教版高中化学选择性必修1 第2章 第3节-化学反应的方向
举例高山流水,自由落体,冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。
如H2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生,必须对它做功。
如通电将水分解为H2和O2（2）自发过程的特点2.1 体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
2.2 体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
（3）探究提升生活中,一般在室温下,冰块会融化,铁器暴露在潮湿的空气中会生锈;甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧,这些过程都是自发的,其逆过程就是非自发的。
探究1知道了某个反应是自发反应后,能否知道某条件下是否发生?能否预测反应的快慢?提示判断某反应是否自发,只是判断反应的方向,与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。
（4）典型例题题目1下列过程是非自发的是( B )A.水由高处向低处流B.室温下水结成冰C.气体从高密度处向低密度处扩散D.煤气的燃烧解析1自然界中水由高处向低处流、气体从高密度处向低密度处扩散、煤气的燃烧、室温下冰的融化都是自发过程,其逆过程都是非自发的。
（二）探究化学反应进行方向（1）焓变与反应的方向(1.1)放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向,科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向,这就是焓判据(能量判据)。
(1.2)焓变与化学反应进行方向的关系①多数放热反应是自发进行的。
例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应也可以自发进行,如:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)ΔH=+109.8 kJ·mol-1。
微点拨:只用焓判据判断反应是否自发不全面。
（2）熵变与反应的方向(2.1)熵、熵变的概念(2.2)熵值大小①体系的熵值:体系的混乱程度越大,体系的熵值就越大。
②同一物质的熵值:S(g)>S(l)>S(s),同一条件下,不同物质的熵值不同。
(2.3)熵判据体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,因此可用熵变来判断反应进行的方向。
(2.4)熵变与化学反应进行方向的关系①两者关系②结论:熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。
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第三节化学反应的方向
一、化学反应自发进行方向的判据
（一）焓判据——自发反应与焓变的关系：
多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有很多吸热反应也能自发进行。
因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。
反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
（二）熵判据
1、熵
（1）定义：熵是衡量体系混乱度大小的物理量。
（2）符号和单位：S，常用单位：J/(mol·K)
（3）影响熵大小的因素：混乱度越大→体系越无序→熵值越大
①与物质的量的关系：物质的量越大→粒子数越多→熵值越大
②对于同一物质，当物质的量相同时，S(g)>S(l)>S(s)
③不同物质熵值的关系：I、物质组成越复杂→熵值越大
II、对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多→熵值越大
2、熵变
（1）定义：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为ΔS
（2）计算公式：ΔS=生成物总熵-反应物总熵
3、熵判据——自发反应与熵变的关系
多数能自发进行的化学反应是熵增的反应。
熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进
行的唯一因素。
因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。
二、自由能与化学反应的方向
（一）自由能与化学反应的方向：在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为ΔG，单位为kJ/mol）的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：即ΔG=ΔH-TΔS。
这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。
即：
ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行；
ΔG=ΔH-TΔS=0，反应处于平衡状态；
ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行。
（二）综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况：
焓变熵变化学反应能否自发进行
ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行
ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行
ΔH<0 ΔS<0 较低温度时自发进行
ΔH>0 ΔS>0 高温时自发进行
小结：“大大高温，小小低温”
（三）应用判据时的注意事项
（1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。
如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。
（2）过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率（3）只适用于没有发生的反应
注：一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的
化学反应进行的方向
1．自发过程
含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。
2、化学反应方向进行的判据
（1）焓判据
放热过程中体系能量降低，△H＜0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应的方向不全面。
（2）熵判据
①熵：量度体系混乱（或有序）的程度的物理量，符号S（同一物质，三种状态下熵值：气态＞液态＞固态）
②熵增原理：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（△S）大于零。
③熵判据
体系的混乱度增大（既熵增），△S＞0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减反应也可以自发进行，故只用熵变判断反应的方向也不全面。
（3）复合判据——自由能判据
①符号：△G，单位：kJ·m ol－1 ②公式：△G=△H—T△S
③应用：
△G＜0 能自发进行
△G＝0 平衡状态
△G＞0 不能自发进行
具体的的几种情况：
熵变
焓变（△H）
反应的自发性
（△S）
＜0 ＞0 任何温度都能自发进行
＜0 ＜0 较低温度下能自发进行
＞0 ＞0 高温下能自发进行
＞0 ＜0 任何温度都不能自发进行
注：过程的自发性只能用于判断反应进行的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。