化學反應(yīng)的方向和調(diào)控柳州二中——韋才雄課前三準備：物質(zhì)準備：選擇性必修一課本，師說，練習本，黑筆，紅筆知識準備：化學反應(yīng)的方向和調(diào)控思想準備：有夢不覺天涯遠，揚帆起航再出發(fā)坐姿要求：一拳一尺一寸課前三分鐘朗讀：朗讀并理解化學反應(yīng)的方向和調(diào)控必備知識課前三分鐘：師說P421．自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進行的過程。(2)特點①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。②在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向。(3)非自發(fā)過程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進行的過程。2．自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在給定的條件下，無需外界幫助，一經(jīng)引發(fā)即能自動進行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。(2)非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應(yīng)。課前三分鐘：師說P423．焓變與化學反應(yīng)的方向(1)放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向。(2)焓變與化學反應(yīng)進行方向的關(guān)系①大多數(shù)放熱反應(yīng)是可以自發(fā)進行的。②有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行。4．熵變與化學反應(yīng)的方向(1)熵①定義：度量體系混亂程度的物理量，用符號S表示。②熵變：ΔS＝S(生成物)－S(反應(yīng)物)。(2)熵值大?。和环N物質(zhì)的熵值S(g)＞S(l)＞S(s)(3)自發(fā)反應(yīng)與熵變的關(guān)系①體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增，ΔS>0)的方向轉(zhuǎn)變的傾向。②有些熵減的過程也能自發(fā)進行。課前三分鐘：師說P425．自由能與化學反應(yīng)的方向(1)自由能ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG單位：kJ·mol－1，T單位：K。(2)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系化學反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡。①當ΔG＜0時，反應(yīng)能自發(fā)進行；②當ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；③當ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。課前檢測：寫在課堂檢測本上，然后同桌交叉批改反應(yīng)NH4HS(s)?NH3(g)+H2S(g)ΔH>0。在某溫度下達到平衡，當改變下列各種情況時，平衡將(填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”)。1.溫度、容積不變時，通入SO2氣體，平衡

。2.移走一部分NH4HS固體，平衡

。3.保持容器體積不變，充入HCI氣體，平衡

。4.保持壓強不變，充入氮氣，平衡

。5.降低溫度，平衡

。6.加入合適的催化劑，平衡

。正向移動正向移動正向移動不移動不移動逆向移動導——回歸課本，梳理知識閱讀課本P43~44，結(jié)合《師說》P42知識點一，思考：1.什么是自發(fā)過程，有么特點？2.什么是自發(fā)反應(yīng)？結(jié)合《師說》P42【問題探究1，2】,總結(jié)自發(fā)反應(yīng)發(fā)生的條件及對速率的影響。3.焓變(ΔH)對化學反應(yīng)的方向有什么影響？4.什么是熵？熵變(ΔS)對化學反應(yīng)的方向有什么影響？5.焓變(ΔH)和熵變(ΔS)共同作用對化學反應(yīng)進行方向有什么影響？導——回歸課本，梳理知識1.自發(fā)過程：自發(fā)——水從高處流向低處非自發(fā)——借助水泵從低處流向高處在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進行的過程。體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)特點：在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向思2.自發(fā)反應(yīng)：在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學反應(yīng)。自發(fā)反應(yīng)具有方向性特點：自發(fā)反應(yīng)是指該反應(yīng)過程有自發(fā)進行的傾向如“正”可以，“逆”不可以（合成氨）如燃燒自發(fā)，但在常溫不自發(fā)

需要一定條件引發(fā)反應(yīng)一定條件下也能發(fā)生師說P42[問題探究2]只是判斷反應(yīng)的方向，與是否會發(fā)生和反應(yīng)的快慢無關(guān)。思3.焓變與反應(yīng)方向Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)ΔH=-216.8kJ·mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)反應(yīng)的傾向大多數(shù)放熱反應(yīng)是可以自發(fā)進行的NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=＋31.4KJ/mol2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

ΔH=+109.8kJ/mol

少數(shù)吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行的結(jié)論：1.ΔH<0有利于反應(yīng)自發(fā)進行但自發(fā)反應(yīng)不一定要ΔH<0；2.焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進行的一個因素,但不是唯一因素。思4.熵變與反應(yīng)方向（1）熵(S)：

單位：J·mol-1·K-1

描述體系混亂度的物理量氣體的自發(fā)擴散過程硝酸銨溶于水的過程可以自發(fā)進行這些過程都是自發(fā)地從混亂度小(有序)向混亂度大（無序）的方向進行。體系混亂度越大，熵值越大特點：同種物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)氣態(tài)水熵：188.8J/(mol·K)液態(tài)水熵：70.0J/(mol·K)固態(tài)水（冰）熵：為37.6J/(mol·K)思4.熵變與反應(yīng)方向（2）熵變（ΔS）ΔS=S(生成物）-S(反應(yīng)物）ΔS>0,熵增反應(yīng)ΔS<0,熵減反應(yīng)熵增反應(yīng)(ΔS>0)體系趨向于從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，因此具有自發(fā)的傾向。Zn(s)+H2SO4(aq)＝ZnSO4(aq)+H2(g)2KClO3(s)＝2KCl(s)+3O2(g)△S>02NO(g)+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)＝4Fe(OH)3(s)△S<0大多數(shù)熵增反應(yīng)可以自發(fā)少數(shù)熵減反應(yīng)也可以自發(fā)結(jié)論：1.ΔS>0有利于反應(yīng)自發(fā)進行，但自發(fā)反應(yīng)不一定要ΔS>0。；2.熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進行的一個因素,但不是唯一因素。高中階段的熵變（ΔS）直接看氣體的個數(shù)，反應(yīng)前后氣體數(shù)增加則為熵增，反之則為熵減。思5.復合判據(jù)研究表明：在等溫、等壓條件下封閉體系中，自由能的變化綜合反應(yīng)了體系的焓變和熵變對自發(fā)過程的影響：△G=△H-T△S當△G＜0時，

反應(yīng)能自發(fā)進行當△G＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行當△G＝0時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)

化學反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡，且自由能越小反應(yīng)越易自發(fā)進行！思、議、展8．根據(jù)所學知識判斷下列反應(yīng)中，在所有溫度下都不自發(fā)進行的是(

)A．2O3(g)=3O2(g)

ΔH＜0B．2CO(g)=2C(s)＋O2(g)

ΔH＞0C．N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)

ΔH＜0D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＞010．[2024·河北正定中學高二期末]下列說法正確的是(

)A．能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生B．NH4Cl(s)=NH3(g)＋HCl(g)室溫下不能自發(fā)進行，

說明該反應(yīng)的ΔH<0C．NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)

ΔH>0，

該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進行D．加入合適的催化劑能改變反應(yīng)的焓變，使非自發(fā)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為自發(fā)反應(yīng)BCΔG=ΔH-TΔS<0

自發(fā)所有溫度任何溫度都可自發(fā)任何溫度都不可自發(fā)低溫可自發(fā)高溫可自發(fā)不自發(fā)※T只有正值，高溫或低溫自發(fā)反應(yīng)與快慢無關(guān)高溫可自發(fā)ΔH>0思、議、展同桌之間相互復述焓判據(jù)化學反應(yīng)進行的方向熵判據(jù)復合判據(jù)放熱反應(yīng)體系能量降低，具有自發(fā)的傾向大多數(shù)放熱反應(yīng)和少數(shù)吸熱可以自發(fā)ΔH<0有利于反應(yīng)自發(fā)但一定要ΔH<0焓變是判斷自發(fā)的一個因素但不是唯一因素熵增反應(yīng)體系趨于從有序變無序，具有自發(fā)的傾向大多數(shù)熵增反應(yīng)和少數(shù)熵減反應(yīng)可以自發(fā)ΔS>0有利于反應(yīng)自發(fā)但一定要ΔS>0熵變是判斷自發(fā)的一個因素但不是唯一因素ΔG=ΔH-TΔSΔG＜0，反應(yīng)能自發(fā)進行ΔG＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行ΔG＝0，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)測課時作業(yè)P38，T3，6，7，8，9，10，11，12可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)，ΔH<0達到平衡狀態(tài)時，當反應(yīng)達到平衡時，下列措施：①升溫

②恒容通入惰性氣體③增加SO2濃度

④增加O2濃度

⑤加壓

⑥加入催化劑⑦恒壓通入惰性氣體

⑧及時移出SO31.能提高SO2轉(zhuǎn)化率的是(

)2.既能提高SO2轉(zhuǎn)化率，又能提高反應(yīng)速率的是(

)課前檢測：寫在課堂檢測本上，然后同桌交叉批改④⑤⑧④⑤導生活中化學反應(yīng)的調(diào)控隔離可燃物、隔絕空氣或降低溫度延長食物儲存時間思工業(yè)上合成氨如何調(diào)控反應(yīng)的條件？思N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1ΔS=-198.2J·mol-1·K-1反應(yīng)特點可逆反應(yīng)ΔH<0、ΔS<0，溫度大于-273℃即可反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)不能進行徹底合成氨時考慮合成氨要快生成氨要多成本低，原料利用率高綠色化學反應(yīng)速率平衡正向移動經(jīng)濟成本環(huán)保問題工業(yè)上合成氨如何調(diào)控反應(yīng)的條件？根據(jù)以上考慮完成課本P46思考與討論表格思對合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率提高平衡混合物中氨的含量增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度升高溫度降低溫度增大壓強增大壓強使用催化劑無影響原理分析：課本P46思考與討論速率平衡移動N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1思不同條件下，合成氨反應(yīng)達到化學平衡時反應(yīng)混合物中氨的含量(體積分數(shù))溫度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4數(shù)據(jù)分析：課本P47表2—2綜合以上兩個方面，分析增大合成氨的反應(yīng)速率與提高平衡混合物中氨的含量所采取的措施是否一致？溫度——速率溫度——平衡移動壓強——速率平衡移動壓強——平衡移動壓強一致，溫度不一致！思1.壓強

原理分析數(shù)據(jù)分析合成氨時壓強越大越好實際生產(chǎn)壓強越大對材料的強度和設(shè)備的制造要求就越高，需要的動力也越大大大增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟效益我國的合成氨廠一般采用的壓強為10MPa~30MPa思2.溫度

原理分析數(shù)據(jù)分析低溫可以提高平衡轉(zhuǎn)化率低溫會使化學反應(yīng)速率減小實際生產(chǎn)達到平衡所需時間變長，工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟在實際生產(chǎn)中一般采用的溫度為400~500℃（還需考慮催化劑活性）思3.催化劑

高溫、高壓下，N2和H2的化合反應(yīng)仍然進行十分緩慢。

通常采用加入催化劑的方法，改變反應(yīng)歷程降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時能較快地發(fā)生反應(yīng)合成氨工業(yè)中普遍使用的是以鐵為主體的名成分催化劑，又稱鐵觸媒500℃時，催化劑活性最高故合成氨溫度一般選擇400~500℃進行課本P48：為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過凈化。注①催化劑“中毒”：因吸附或沉積毒物而使催化劑活性降低或喪失的過程。思理論值

n(N2):n(H2)=1:3實際值

n(N2):n(H2)=1:2.8N2與H2物質(zhì)的量之比NH3平衡體積分數(shù)/%提高H2的轉(zhuǎn)化率

采取迅速冷卻的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去，以促使化學平衡向生成氨氣的方向移動。循環(huán)利用分離氨后的原料氣，并及時補充氮氣和氫氣，使反應(yīng)物保持一定的濃度，以利于合成氨反應(yīng)。4.濃度

N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1ΔS=-198.2J·mol-1·K-1反應(yīng)特點可逆反應(yīng)ΔH<0、ΔS<0，溫度大于-273℃即可反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)不能進行徹底合成氨時考慮合成氨要快生成氨要多成本低，原料利用率高綠色化學反應(yīng)速率平衡正向移動經(jīng)濟成本環(huán)保問題工業(yè)上合成氨如何調(diào)控反應(yīng)的條件？壓強:溫度：催化劑：濃度：n(N2):n(H2)=1:2.810MPa

~

30MPa鐵觸媒400

~

500℃循環(huán)利用分離氨后的原料氣優(yōu)化H2來源，余熱回收利用，減少廢棄物排放......【小結(jié)】思、議、展思、議、展5.合成氨的生產(chǎn)流程

N2+H2干燥凈化防止催化劑中毒N2+H2壓縮機加壓10MPa～30MPaN2+H2熱交換N2+H2鐵觸媒400～500℃N2+H2+NH3冷卻液態(tài)NH3N2+H2+NH3N2+H2充分利用能源增大壓強促使化學平衡向生成氨氣的方向移動原料氣循環(huán)利用，提高原料利用率思、議、展師說P45[問題探究]在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化為SO3：2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)

ΔH<0。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應(yīng)達到平衡時SO2轉(zhuǎn)化率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。(1)從理論上分析。使SO2盡可能多、盡可能快地轉(zhuǎn)化為SO3，應(yīng)選擇的條件是什么？(2)在實際生產(chǎn)中，選定400～500℃，其原因是什么？(3)在實際生產(chǎn)中，采用的壓強為常壓，其原因是什么？(4)在實際生產(chǎn)中，通入過量的空氣，其原因是什么？(5)尾氣中的SO2必須回收，其原因是什么？溫度不同壓強下，平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率(%)0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa450℃97.598.999.299.699.7550℃85.692.994.997.798.3高壓、低溫、使用催化劑此溫度范圍催化劑的活性最高常壓轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若高壓對設(shè)備的要求更高增大O2濃度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率SO2有毒，防止污染環(huán)境ΔH<0212思、議、展師說P45[即學即練]2．合成氨工業(yè)的原料氣中含有少量CO，CO會使催化劑失去催化能力(催化劑中毒)，因此，在進入合成塔前必須將其除去。一般用醋酸二氨合銅溶液來吸收原料氣中的CO，其反應(yīng)為Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)?[Cu(NH3)3CO]Ac(aq)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。(1)醋酸二氨合銅吸收CO的生產(chǎn)適宜條件是________________。(2)吸收CO后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過處理后，可再生成醋酸二氨合銅溶液，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，醋酸銅氨溶液再生的生產(chǎn)適宜條件是________________。(g)(g)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)低溫、高壓高溫、低壓思、議、展課時作業(yè)P4111．一定條件下，將一定量的CO2和H2混合氣體通過裝有催化劑的反應(yīng)器可得到甲烷。已知Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝＋41kJ·mol－1Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)?CH4(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－165kJ·mol－1在兩種不同催化劑作用下反應(yīng)相同時間，CO2轉(zhuǎn)化率和生成CH4選擇性隨溫度變化關(guān)系如圖所示CH4選擇性＝CH4的物質(zhì)的量發(fā)生反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量×100%選擇性越高，越有利于產(chǎn)物生成化工題產(chǎn)率指