資源簡介

第三節 化學反應的方向
第二章化學反應速率與化學反應平衡
【資料】我國力爭在2060年前實現“碳中和”，體現了中國對解決氣候問題的大國擔當.
CO2
CH3OH
CO2(g) + 3H2(g) → CH3OH(g) + H2O(g)
CO2(g) + 2H2O(g) → CH3OH(g) + 3/2 O2(g)
首要問題
？
生產的可行性問題
生產的效率問題
生產的產率問題
1.自發過程
在溫度和壓強一定的條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程。
一：自發反應和非自發反應
墨水擴散
高山流水
2.自發反應：在給定的條件下,可以自發進行到顯著程度的化學反應,就稱為自發反應。
3.非自發反應
：不能夠自發地進行，需要做功。
需要太陽能、通電持續做功
點燃、加熱等用于啟動反應后不需要持續進行，不當做外力作用
【思考】
1.從能量角度分析這些自發過程有什么共同特點？
對外做功或釋放熱量
高能狀態
低能狀態
2.什么樣的化學反應能自發進行？
釋放能量向著能量降低的方向進行
ΔH < 0
推動
放熱反應
焓減
二：自發反應--焓判據
吸熱就一定不自發嗎？
吸熱反應
推動
？？？
混亂度大
探究二 化學反應方向與熵變的關系
自發過程進行的方向還與“混亂度”有關
有序
狀態
無序
狀態
自發地轉化為
混亂度小
三：自發反應--熵判據
熵(S)
熵是度量體系混亂程度的物理量，符號：S
混亂度越大，體系越無序，體系的熵值就越大
特點
同一物質：S(g) > S(l) > S(s)
熵
判斷以下反應的熵變
Zn(s) + H2SO4(aq) = ZnSO4(aq) + H2(g)
2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g)
2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)
4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) = 4Fe(OH)3(s)
△S<0
△S<0
△S>0
△S>0
所有的自發反應一定是熵增加的反應嗎？
自發反應的方向與焓變和熵變有關，但焓變和熵變又都不能單獨作為判斷反應自發進行方向的依據。怎么辦？
焓減 ΔH< 0
熵增 ΔS>0
化學反應
推動
有利
【資料】1976年，吉布斯綜合了焓變和熵變判斷反應的自發性
ΔG=ΔH-TΔS， 當ΔG<0時反應能自發進行
四：吉普斯自由能
請同學們結合公式?G= ?H-T?S，分析討論反應進行的方向與溫度的關系
ΔH
ΔS
O
ΔH>0
ΔS>0
ΔH<0
ΔS>0
ΔH<0
ΔS<0
ΔH>0
ΔS<0
所有溫度下反應都能自發進行
低溫下反應能自發進行
高溫下反應能自發進行
所有溫度下反應都不能自發進行
正正高溫
正負皆停
負正皆行
負負低溫
第三節
化學反應的方向
焓判據
自發過程與自發反應
放熱過程（?H﹤0）常常是容易自發進行
熵判據
熵增過程（?S﹥0）常常是容易自發進行
復合判據
?G=?H-T?S
?G﹤0 反應能自發進行
?G =0 反應達到平衡狀態
?G﹥0 反應不能自發進行
總結
①CO2(g) + 3H2(g) → CH3OH(g) + H2O(g)
②CO2(g) + 2H2O(g) → CH3OH(g) + 3/2 O2(g)
ΔH=-48.97KJ·mol-1 ΔS=-77.16J·mol-1·K-1
ΔH=+676.48KJ·mol-1 ΔS=-43.87J·mol-1·K-1
河南安陽綠色甲醇工廠——從工業尾氣中捕集CO2合成綠色甲醇。每年可生成11萬噸甲醇，直接減排CO216萬噸，實現了二氧化碳的資源化利用。該工程是全球首個十萬噸級綠色甲醇工廠。
任何溫度下都能自發進行
任何溫度下都不能自發進行
低溫下能自發進行
高溫下能自發進行
1、判斷下列4個反應能否自發進行，如能，需要在什么條件下？
課堂練習
2、下列有關化學反應方向及其判據的說法中正確的是( )
A. 非自發反應就是不可能發生的反應，自發反應就是能較快進行的反應
B. 高溫高壓下石墨轉化為金剛石是自發的化學反應
C. 由能量判據和熵判據組合而成的復合判據，將更適合于所有的過程
D. 反應 ????????????(????)+????????????(????)=????????????????????(????) 在低溫下能自發進行，說明該反應的 ????????>????
?
C
ΔH>0
課堂練習
3、已知：△G＝△H﹣T△S，當△G＜0，反應能自發進行，△G＞0反應不能自發進行。生產合成氣的反應：C(s)+H2O(g) ═ CO(g)+H2(g)在高溫時才能自發進行。
下列對該反應過程的△H、△S判斷正確的是（ ）
A．△H＞0，△S＜0 B．△H＜0，△S＜0
C．△H＞0，△S＞0 D．△H＜0，△S＞0
4、下列說法不正確的是( )
A. 反應 ????????????(????????)????(????)+????????????????(????)+????????(????)=????????????(????????)????(????) 常溫下能自發進行，該反應的 ????????B. 反應 ????????????(????)+????????????(????)=????????????(????)+????????????(????) 在一定條件下可自發進行，且 ????????????
C. 反應 ????????(????)+????????????(????)=????????????????(????)+????????(????) 在常溫下不能自發進行，說明該反應的 ????????>????
D. 反應 ????????????????(????)+????????(????)=????????(????)+????????????(????) 必須在高溫下反應才能發生，則 ????????>????

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